控制工程基础
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广东广州
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作者陈春俊，杨岗
出版社科学出版社
ISBN9787030750983
出版时间2023-06
装帧平装
开本16开
定价59元
货号1202979643
上书时间2024-09-05
商品详情
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目录
第1章 绪论 1
1.1 自动控制的应用 1
1.1.1 航空航天领域的应用 1
1.1.2 地面交通车辆领域的应用 2
1.1.3 国防装备领域的应用 5
1.1.4 工业生产领域的应用 5
1.1.5 智能建筑领域的应用 6
1.1.6 智能家电产品领域的应用 7
1.2 自动控制系统的产生和发展 7
1.2.1 古代自动装置的出现与应用 7
1.2.2 经典控制理论的形成 8
1.2.3 现代控制理论的形成和发展 10
1.3 自动控制系统的组成 10
1.4 自动控制系统的分类 11
1.4.1 开环控制系统和闭环控制系统 12
1.4.2 线性控制系统和非线性控制系统 13
1.4.3 连续控制系统和离散控制系统 14
1.4.4 恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统 14
1.4.5 单变量控制系统和多变量控制系统 14
1.5 自动控制系统的基本要求 15
1.6 自动控制系统的实例分析 16
1.7 控制系统的计算机辅助分析 18
习题 20
第2章 控制系统的数学模型 22
2.1 控制系统的微分方程模型 22
2.1.1 建立微分方程模型的步骤 22
2.1.2 典型系统微分方程的建立 23
2.1.3 非线性微分方程的线性化 25
2.2 拉氏变换及逆变换 28
2.2.1 拉氏变换的定义 28
2.2.2 典型函数的拉氏变换 28
2.2.3 拉氏变换的基本性质 30
2.2.4 拉普拉斯逆变换 34
2.2.5 用拉氏变换求解线性微分方程 38
2.3 控制系统的传递函数模型 39
2.3.1 传递函数的概念 39
2.3.2 传递函数的零点和极点 40
2.3.3 典型环节的传递函数 41
2.4 控制系统的方框图模型 47
2.4.1 系统方框图的组成和建立 47
2.4.2 系统方框图的等效变换和简化 52
2.4.3 考虑干扰时闭环控制系统的传递函数 54
2.5 控制系统的信号流图模型 56
2.5.1 信号流图的概念及其建立方法 56
2.5.2 梅森增益公式及其应用 57
2.6 相似原理 58
2.7 控制系统的状态空间模型 60
2.7.1 状态空间模型的基本概念 60
2.7.2 线性系统的状态方程描述 62
2.7.3 传递函数与状态方程之间的关系 64
2.8 机电控制系统建模实例 65
2.9 利用MATLAB进行数学模型分析 69
2.9.1 传递函数的表示 69
2.9.2 线性微分方程的求解 71
2.9.3 系统方框图的简化 73
2.10 高速列车车辆垂向动力学模型建立 74
习题 80
第3章 控制系统的时域分析 85
3.1 系统的时域性能指标 85
3.1.1 典型输入信号 85
3.1.2 时间响应及其组成 86
3.1.3 动态过程与稳态过程 88
3.2 一阶系统的时域分析 89
3.2.1 一阶系统的单位脉冲响应 89
3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应 89
3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应 90
3.2.4 一阶系统三种响应之间的
关系 91
3.3 二阶系统的时域分析 91
3.3.1 二阶系统的单位阶跃响应 91
3.3.2 二阶系统的单位斜坡响应 95
3.3.3 二阶系统的性能指标 97
3.3.4 二阶系统计算举例 100
3.4 高阶系统的时域分析 103
3.4.1 高阶系统的阶跃响应 104
3.4.2 主导极点法近似分析 105
3.5 稳态误差及其计算 106
3.5.1 误差和稳态误差 106
3.5.2 系统的类型与稳态误差系数 108
3.5.3 扰动作用下的稳态误差 110
3.6 MATLAB时域分析及应用 111
3.6.1 利用MATLAB求系统时间响应 111
3.6.2 利用MATLAB求系统的瞬态指标 114
3.7 高速列车车辆垂向振动时域仿真分析 115
习题 117
第4章 控制系统的频域分析 119
4.1 线性系统的频率特性 119
4.1.1 频率特性的基本概念 119
4.1.2 频率特性的求法 121
4.1.3 频率特性的表示及其与系统性能的关系 123
4.2 频率特性图 124
4.2.1 频率特性图表示法 124
4.2.2 典型环节的频率特性图 125
4.2.3 一般系统的频率特性图 128
4.3 对数频率特性图 131
4.3.1 对数频率特性图表示法 131
4.3.2 典型环节的对数频率特性图 132
4.3.3 一般系统的对数频率特性图 136
4.3.4 最小相位系统 138
4.4 由频率特性辨识系统模型 139
4.5 控制系统的闭环频率特性 142
4.5.1 开环频率特性与闭环频率特性的关系 142
4.5.2 频率特性的指标 144
4.6 利用MATLAB进行频域分析 145
4.6.1 利用MATLAB绘制Nyquist图 145
4.6.2 利用MATLAB绘制Bode图 146
4.7 高速列车车辆垂向振动频域仿真分析 148
习题 150
第5章 控制系统的稳定性分析 153
5.1 系统稳定性的基本概念 153
5.1.1 线性系统的稳定性定义 153
5.1.2 线性控制系统稳定的条件 154
5.1.3 非线性系统的稳定性定义 155
5.2 代数稳定性判据 155
5.2.1 劳斯稳定性判据 156
5.2.2 赫尔维茨稳定性判据 160
5.3 几何(Nyquist)稳定性判据 161
5.3.1 Nyquist稳定性判据基础知识 162
5.3.2 Nyquist稳定性判据原理 165
5.3.3 Nyquist稳定性判据的应用 166
5.3.4 Nyquist稳定性判据在Bode图上的应用 173
5.4 系统的稳定裕度 174
5.4.1 相位裕度 174
5.4.2 幅值裕度 175
5.5 利用MATLAB分析系统稳定性 177
5.6 高速列车车辆垂向稳定性仿真分析 179
习题 181
第6章 控制系统的根轨迹分析 183
6.1 根轨迹法的基本概念 183
6.1.1 根轨迹概念 183
6.1.2 根轨迹方程 184
6.2 根轨迹的绘制法则及应用 186
6.2.1 根轨迹的绘制法则 186
6.2.2 根轨迹绘制实例与性能分析 192
6.3 参数根轨迹的绘制 198
6.4 根轨迹分析的MATLAB实现 198
6.4.1 根轨迹的相关函数 199
6.4.2 利用MATLAB进行系统根轨迹分析 199
6.5 高速列车车辆垂向动力学系统根轨迹仿真分析 201
习题 203
第7章 控制系统的综合与校正 205
7.1 系统的性能指标 205
7.1.1 时域性能指标 205
7.1.2 频域性能指标 205
7.1.3 综合性能指标(误差准则) 206
7.2 系统校正概述 207
7.2.1 校正的概念 207
7.2.2 校正的分类 208
7.3 串联校正 209
7.3.1 相位超前校正 209
7.3.2 相位滞后校正 212
7.3.3 相位滞后-超前校正 214
7.3.4 串联PID校正 215
7.4 反馈校正 217
7.4.1 改变被控对象的结构与参数 217
7.4.2 取代被控对象模型 219
7.5 顺馈校正与前馈校正 219
7.5.1 顺馈校正 220
7.5.2 前馈校正 220
7.6 系统校正的MATLAB实现 221
7.7 高速列车车辆垂向主动悬挂控制仿真分析 225
习题 234
参考文献 236
内容摘要
自动控制理论与控制技术正广泛深入地应用到机械工程、仪器科学等领域，《控制工程基础》从工程应用角度阐述了经典控制理论的概念、原理和各种分析方法，内容包括控制系统的基本概念与基本组成、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析、控制系统的频域分析、控制系统的稳定性分析、控制系统的根轨迹分析、控制系统的综合与校正，以及MATLAB软件在控制系统分析与应用中的案例。《控制工程基础》突出论述自动控制的基本概念、基本原理和基本方法及其工程背景，并以“高速列车车辆垂向动力学振动建模、仿真分析及控制”这一案例贯穿其中。为便于学习，每章配有一定的例题和习题，以帮助读者对重点内容的理解和应用。
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