控制工程基础与应用
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作者编者:周先辉//周泊龙|责编:李娉婷
出版社北京大学出版社
ISBN9787301316177
出版时间2020-05
装帧平装
开本16开
定价54元
货号11207137
上书时间2024-09-01
商品详情
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作者简介
南阳理工学院机械与汽车工程学院测控技术与仪器教研室教授，工学博士，控制科学与工程学科博士后。河南省教育厅学术技术带头人、河南省工业磨损面高效增材强化与再制造创新型科技团队带头人
目录
第1章 机械与控制
1.1 什么是控制
1.2 控制系统的结构组成
1.2.1 控制系统信息的传递
1.2.2 控制装置的结构要素
1.2.3 闭环反馈控制系统结构框图与组成环节
1.3 控制方式
1.3.1 控制系统的发展
1.3.2 开环控制与闭环控制
1.3.3 前馈控制与反馈控制
1.4 控制系统的分类
1.4.1 按输入信号的运动规律进行分类
1.4.2 按控制器的实现方式进行分类
1.4.3 按系统元件的信号特性或描述系统动态特性的数学模型进行分类
1.5 控制系统的性能要求与设计指标
1.5.1 对控制系统的基本要求
1.5.2 控制系统设计指标
1.6 机械与控制
1.6.1 机械控制与机械的进步
1.6.2 机械工程技术人员和控制工程学
习题
第2章 系统的数学模型
2.1 系统微分方程的建立
2.1.1 动态数学模型
2.1.2 机电系统典型元件物理规律
2.1.3 系统微分方程的建立
2.1.4 平衡工作点与非线性微分方程的线性化
2.2 典型输入信号与系统动态响应历程
2.2.1 典型输入信号
2.2.2 拉普拉斯变换
2.2.3 拉普拉斯反变换与微分方程的求解
2.3 控制系统的传递函数
2.3.1 传递函数的定义和性质
2.3.2 传递函数的典型环节
2.3.3 在MATLAB中建立系统的传递函数
2.4 控制系统传递函数框图
2.4.1 框图的组成
2.4.2 系统框图的建立
2.4.3 系统框图的等效变换和简化
2.4.4 传递函数框图MATLAB建模与分析
2.5 设计实例：天线位置与速度控制系统数学模型
2.5.1 各组成环节微分方程的建立
2.5.2 控制系统传递函数框图
习题
第3章 系统时域性能分析
3.1 系统的时域响应
3.1.1 时域响应的获取方法
3.1.2 时域响应的组成
3.1.3 传递函数的零点、极点与系统响应的关系
3.2 系统的时域响应性能指标
3.3 一阶系统时域响应性能分析
3.3.1 典型输入信号作用下的一阶系统时域响应
3.3.2 一阶系统时域响应性能MATLAB分析
3.4 二阶系统的时域响应性能分析
3.4.1 典型信号作用下的二阶系统时域响应
3.4.2 欠阻尼二阶系统的动态性能指标
3.4.3 二阶系统性能指标计算
3.5 高阶系统的时域响应
3.6 系统误差分析
3.6.1 有关稳态误差的基本概念
3.6.2 静态误差系数与稳态误差
3.6.3 干扰信号作用下的稳态误差
3.7 设计实例：天线控制系统时域响应性能分析
习题
第4章 系统稳定性与根轨迹分析
4.1 特征根与系统的稳定性
4.1.1 系统稳定性的定义
4.1.2 线性系统稳定的充要条件
4.2 劳斯-赫尔维茨判据
4.2.1 劳斯判据
4.2.2 赫尔维茨判据
4.3 根轨迹及其绘制
4.3.1 根轨迹的基本概念
4.3.2 根轨迹基本原理与绘图规则
4.3.3 根轨迹绘制示例
4.4 根轨迹系统性能分析与设计
4.4.1 增加开环零点对系统稳定性的影响
4.4.2 增加开环极点对系统稳定性的影响
4.5 设计示例：天线速度与位置控制系统根轨迹分析
4.5.1 天线速度控制系统
4.5.2 天线位置控制系统
习题
第5章 系统频域性能分析
5.1 频率特性概述
5.1.1 频率特性的基本概念
5.1.2 频率特性的求取方法
5.1.3 频率特性的特点与作用
5.2 频率特性的奈奎斯特图
5.2.1 奈奎斯特图及其绘制
5.2.2 奈奎斯特图的物理意义
5.2.3 典型环节的奈奎斯特图
5.2.4 常见系统传递函数奈奎斯特概略图
5.3 频率特性的伯德图
5.3.1 伯德图的基本要素
5.3.2 典型环节伯德图
5.3.3 系统伯德图的画法
5.4 最小相位传递函数与最小相位系统
5.5 控制系统稳定性的频域分析法
5.5.1 奈奎斯特稳定判据
5.5.2 伯德稳定判据
5.5.3 系统的相对稳定性
5.6 闭环系统的频率特性
5.6.1 闭环系统频率特性的求取
5.6.2 控制系统频域性能指标
5.6.3 二阶系统频域相对稳定性指标与时域性能指标间的关系
5.6.4 高阶系统频域性能指标与时域性能指标间的近似关系
5.7 设计示例：天线控制系统频域性能分析
5.7.1 稳定性分析
5.7.2 速度控制系统的频域性能指标
5.7.3 位置控制系统的频域性能指标
习题
第6章 控制系统的设计与校正
6.1 系统动态设计基础
6.1.1 控制系统设计的基本思路
6.1.2 由性能指标到设计指标的转化
6.1.3 频率特性曲线与系统性能的关系
6.2 串联校正
6.2.1 增益校正
6.2.2 相位超前校正
6.2.3 相位滞后校正
6.2.4 相位滞后-超前校正
6.3 PID校正
6.3.1 PID控制规律
6.3.2 PID校正环节
6.3.3 PID校正环节最佳参数设计
6.4 设计示例：天线位置的PD控制
6.5 关于系统校正问题的说明
习题
第7章 现代控制理论简介
7.1 控制系统的状态变量法建模
7.1.1 状态空间的基本概念
7.1.2 状态空间模型的建立
7.2 线性定常系统状态方程的解
7.2.1 线性定常连续系统齐次状态方程的解
7.2.2 状态转移矩阵
7.2.3 线性定常连续系统非齐次状态方程的解
7.3 线性定常系统的能控性和能观性
7.3.1 能控性
7.3.2 能观性
7.3.3 能控标准型和能观标准型
7.3.4 系统能控性和能观性的对偶原理
7.4 线性定常系统的极点配置
7.4.1 状态反馈
7.4.2 状态反馈极点配置（单输入系统）
7.5 状态观测器
7.5.1 状态重构的原理
7.5.2 全维状态观测器的设计
7.6 李雅普诺夫稳定性分析
7.6.1 李雅普诺夫稳定性定义
7.6.2 李雅普诺夫稳定性的判别方法
7.6.3 线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析
习题
附录1 常用函数拉普拉斯变换表
附录2 拉普拉斯变换的基本性质
部分习题参考答案
参考文献
内容摘要
本书主要讲述经典控制理论的基本知识及其在机械工程领域中的应用，使读者掌握机电动态系统的工程设计计算和分析方法。全书共七章，内容包括控制系统的组成，数学模型建立，时域、稳定性与根轨迹、频域分析与系统校正，简要介绍了现代控制理论。各章均附有习题及参考答案。 本书适合工程应用型高校机械、机电、测控、仪器、自动化等专业本科生和高职学生作为教材使用，也可供系统与控制领域的广大工程技术人员和科技工作者学习参考
主编推荐
本书可作为工程应用型高等院校机械、机电及测控类专业的教材，也可供广大工程技术人员和科技工作者学习参考。
精彩内容
本书主要讲述经典控制理论的基本知识及其在机械工程领域中的应用，使读者从整体的角度动态地看待一个机电系统，分析机电系统的动态行为，掌握设计计算方法。全书共7章，内容包括机械与控制、系统的数学模型、系统时域性能分析、系统稳定性与根轨迹分析、系统频域性能分析、控制系统的设计与校正及现代控制理论简介。工程分析设计示例贯穿全书。
本书可作为工程应用型高等院校机械、机电及测控类专业的教材，也可供广大工程技术人员和科技工作者学习参考。
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