机械工程控制基础

图书标准信息

• 作者 李艳杰 主编
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2020-08
• 版次 1
• ISBN 9787111646136
• 定价 49.80元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 257页
• 字数 430千字

【内容简介】

本书讲述了经典控制理论的基本原理及其在机械工程领域中的应用。全书共8章，主要介绍了自动控制的基本概念、控制系统在时域和频域中数学模型的建立，分析了单输入单输出线性定常系统的瞬态特性、稳定性和稳态特性，阐述了线性控制系统的时域分析法、频域分析法、根轨迹法及设计校正方法。 本书简化或略去了较深奥的严格数学推导内容，引入了较多的例题，便于教学和自学。 除第1章外，其余各章均介绍了利用MATLAB进行相关分析的示例。 为使读者对经典控制理论的应用有一个完整的了解，本书系统并循序渐进地结合各章内容介绍了机床工作台位置自动控制系统和磁盘驱动器读入系统两个设计示例。 
本书可作为普通高等院校机械工程及自动化、机械电子工程、机械设计制造及其自动化等专业的教材，也可供相关工程技术人员参考。

【目录】

前言 

第1章绪论1 

11控制理论的发展历史1 

12自动控制系统的基本原理3 

121自动控制系统的基本概念3 

122反馈控制系统的基本组成4 

123自动控制系统的基本控制方式5 

124自动控制系统的分类6 

125自动控制系统的基本要求8 

13控制理论在工程中的应用举例8 

131瓦特的飞球离心调速系统8 

132工作台位置自动控制系统9 

133磁盘驱动器读入系统11 

134机器人位置与力控制系统12 

14自动控制系统的分析与设计工具14 

15本课程的特点和学时安排15 

习题16 

第2章控制系统的动态数学模型18 

21数学模型的概念18 

22控制系统的微分方程19 

221建立控制系统微分方程的基本步骤19 

222机械系统的微分方程20 

223电路系统的微分方程22 

224机电系统的微分方程23 

225非线性微分方程的线性化24 

23拉普拉斯变换和反变换26 

231拉普拉斯变换的定义26 

232典型函数的拉普拉斯变换27 

233拉普拉斯变换的性质28 

234拉普拉斯反变换及其计算方法33 

235借助拉普拉斯变换解常系数线性微分方程36 

24传递函数和典型环节的传递函数37 

241传递函数的概念37 

242特征方程、零点和极点38 

243传递函数的求法39 

244典型环节的传递函数40 

25系统框图及其简化45 

251系统框图的组成45 

252环节连接方式及运算法则46 

253系统框图的变化法则与简化47 

254利用框图简化求系统传递函数49 

255信号流图与梅逊公式52 

26控制系统的传递函数55 

27控制系统数学模型的MATLAB描述57 

271传递函数的MATLAB描述57 

272环节连接方式及系统框图简化的MATLAB描述60 

28系列工程问题举例63 

281工作台位置自动控制系统数学建模63 

282磁盘驱动器读入系统数学建模66 

习题68 

第3章时域瞬态响应分析72 

31时域响应及典型输入信号72 

32一阶系统的瞬态响应74 

321一阶系统的单位阶跃响应74 

322一阶系统的单位斜坡响应75 

323一阶系统的单位脉冲响应76 

324一阶系统的单位加速度响应76 

33二阶系统的瞬态响应77 

331二阶系统的单位阶跃响应79 

332二阶系统的单位脉冲响应81 

333二阶系统的单位斜坡响应82 

34二阶系统瞬态响应的性能指标84 

35高阶系统的瞬态响应89 

36MATLAB在时间响应分析中的应用92 

361基于MATLAB工具箱的时域分析92 

362系统框图输入与仿真工具Simulink94 

37系列工程问题举例100 

371工作台位置自动控制系统的时域响应分析100 

372磁盘驱动器读入系统的时域响应分析101 

习题103 

第4章控制系统的频率特性分析106 

41频率特性106 

411频率特性概述106 

412频率特性的特点与作用110 

413频率特性的求取方法111 

42极坐标图113 

421极坐标图概述113 

422典型环节的极坐标图113 

423一般系统极坐标图的作图方法117 

424极坐标图的一般形状119 

43对数坐标图120 

431典型环节频率特性的对数坐标图121 

432一般系统对数坐标图的作图方法126 

433最小相位系统129 

44由频率特性曲线求系统传递函数131 

45控制系统的闭环频率性能指标134 

451开环频率特性与闭环频率特性的关系134 

452闭环频率性能指标135 

46利用MATLAB绘制频率特性曲线136 

461奈奎斯特曲线的绘制136 

462伯德图的绘制138 

47系列工程问题举例141 

471工作台位置自动控制系统的频域分析141 

472磁盘驱动器读入系统的频域分析141 

习题145 

第5章控制系统的稳定性分析149 

51系统稳定性的基本概念及充分必要条件149 

511系统稳定性的基本概念149 

512系统稳定的充分必要条件150 

52代数稳定判据151 

521劳斯稳定判据151 

522赫尔维茨稳定判据158 

53奈奎斯特稳定判据159 

531辐角定理160 

532辅助函数162 

533奈奎斯特稳定判据164 

534奈奎斯特稳定判据的应用举例166 

54伯德判据169 

55控制系统的相对稳定性171 

56利用MATLAB分析系统稳定性174 

57系列工程问题举例178 

571工作台位置自动控制系统稳定性分析178 

572磁盘驱动器读入系统稳定性分析179 

习题181 

第6章控制系统的误差分析185 

61稳态误差的基本概念185 

62由输入信号引起的稳态误差186 

621稳态误差计算186 

622静态误差系数188 

63干扰引起的稳态误差191 

64减小系统误差的途径194 

65利用MATLAB计算系统的稳态误差194 

66系列工程问题举例195 

661工作台位置自动控制系统误差分析195 

662磁盘驱动器读入系统误差分析196 

习题198 

第7章控制系统的综合与校正200 

71系统的性能指标200 

711时域性能指标200 

712频域性能指标200 

713开环频率特性的三个频段200 

714闭环频域指标与时域指标的关系203 

72系统校正概述205 

73串联校正207 

731相位超前校正207 

732相位滞后校正210 

733相位滞后超前校正212 

74采用对数坐标图进行串联校正网络的设计213 

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