机电系统控制基础9787560376394

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 控制系统的分类

1．3 控制系统的组成与基本要求

1．4 本课程的特点及学习方法

习题

第2章 机电系统的数学模型

2．1 控制系统数学模型的基本概念

2．2 控制系统的微分方程

2．3 控制系统的传递函数

2．4 控制系统的传递函数方框图

2．5 数学模型的MATLAB描述

2．6 设计实例：工作台位置自动控制系统的数学模型建立

习题

第3章 系统的时域分析

3．1 时域响应及典型输入信号

3．2 -阶系统的瞬态响应

3．3 二阶系统的瞬态响应

3．4 系统时域性能指标

3．5 高阶系统的瞬态响应

3．6 设计实例：工作台自动控制系统的时域分析

习题

第4章 系统的频率特性分析

4．1 频率特性的概念

4．2 频率特性的极坐标图

4．3 频率特性的对数坐标图

4．4 最小相位系统和非最小相位系统

4．5 闭环频率特性与频域性能指标

4．6 设计实例：工作台自动控制系统的频域分析

习题

第5章 机电控制系统的稳定性分析

5．1 系统稳定性的概念

5．2 系统稳定的充要条件

5．3 代数稳定判据

5．4 几何稳定判据

5．5 控制系统相对稳定性

5．6 MATIAB分析系统稳定性

习题

第6章 机电控制系统的误差分析和计算

6．1 稳态误差的基本概念

6．2 输入引起的稳态误差

6．3 干扰引起的稳态误差

6．4 减小稳态误差的途径

*6．5 动态误差系数

习题

第7章 机电控制系统的设计与校正

7．1 系统校正概述

7．2 相位超前校正

7．3 相位滞后校正

7．4 滞后一超前校正

7．5 PID校正

7．6 最优二阶系统模型

习题

第8章 计算机控制系统

8．1 计算机控制系统的概述

8．2 信号采样与采样定理

8．3 Z变换及其反变换

8．4 线性离散系统

8．5 模拟化设计方法

8．6 数字PID控制器设计

习题

附录 数学基础

附1．1 复数和复变函数

附1．2 拉普拉斯变换

参考文献

第1章

绪论

本章主要介绍自动控制理论和机电一体化系统的基本概念,控制系统的分类和基本要求,以及本课程的特点与学习方法。

1.1概述

1.1.1自动控制技术

自动控制是工程科学的一个分支,自动控制技术的研究及应用有利于将人类从复杂，危险、烦琐的劳动环境中解放出来,并大大提高了工作效率。自动控制技术在现代科学技术的众多领域中起着越来越重要的作用。例如,数控车床按照预定程序自动地切削工件，化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定,雷达和计算机组成的导弹发射和制导系统自动地将导弹引导到敌方目标,无人驾驶飞机按照预定航线自动升降和飞行,人造卫星准确地进人预定轨道运行并回收等,这一切都是以高水平的自动控制技术为前提的。

自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器、设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机整体,这就是自动控制系统。在自动控制系统中,被控对象的输出量,即被控量是需要严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值,例如温度、压力、液位等。也可要求按照某个给定规律运行,例如,火炮根据雷达指挥仪传来的信息,能够自动地改变方位角和俯仰角,随时跟踪目标;人造卫星能够按照预定的轨道运行并返回地面;数控机床能够按预先排定的工艺程序自动地进刀切削,加工出预期几何形状的零件;焊接机器人能自动地跟踪预期轨迹移动,焊接出高质量的产品。这些例子中尽管自动控制系统的结构和功能各不相同,但它们有共同的规律,即它们被控制的物理量均保持恒定,或者按照一定的规律变化。

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。发展初期它是以反馈理论为基础的自动调节原理,并主要应用于工业控制。第二次世界大战期间,通过设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用装备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。自动控制理论于20世纪50年代趋于成熟,并形成了完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论,其特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法,主要研究单输入单输出线性定常控制系统的分析与设计问题。但它存在着一定的局限性,即对多输入多输出系统不宜采用经典控制理论解决,特别是对非线性时变系统更是无能为力。

……

本书包括8章内容, 主要介绍工程上应用广泛的经典控制论中信息处理和系统分析与综合的基本方法, 具体包括控制系统的数学模型、控制系统的时域分析和频率特性分析、控制系统的稳定性分析、控制系统的性能分析与校正、计算机离散控制等内容。在论述上, 注重深入浅出、精讲多练、简洁实用。在实用上, 每章附有例题与习题 ; 附录中的拉普拉斯变换内容可供阅读时查阅。