机械控制工程基础(第2版)9787111752783

前言

第1章绪论1

11控制理论的发展与应用1

12控制系统的基本组成3

13控制系统的工作原理及分类5

14对控制系统的基本要求9

课外阅读钱学森在控制工程领域的突出贡献10

思考题与习题11

第2章拉普拉斯变换13

21复数和复变函数13

22拉普拉斯变换简介14

23典型时间函数的拉普拉斯变换17

24拉普拉斯反变换19

25拉普拉斯变换在工程中的应用22

课外阅读拉普拉斯简介23

思考题与习题23

第3章控制系统的数学模型25

31系统的微分方程25

32系统的传递函数33

33系统框图及其简化42

34系统信号流图及梅森公式50

35相似原理54

课外阅读现代控制理论建模方法简介56

思考题与习题57

第4章控制系统的时间响应63

41时间响应的组成及主要性能指标63

42一阶系统时域分析66

43二阶系统时域分析70

44二阶系统的性能指标75

45高阶系统时域分析78

课外阅读摩天大楼防风抗震的秘密武器——阻尼器80

思考题与习题81

第5章控制系统的误差分析84

51稳态误差的基本概念84

52与输入有关的稳态偏差85

课外阅读差之毫厘谬以千里94

思考题与习题95

第6章控制系统的频域分析99

61频率特性概述99

62频率特性的极坐标图106

63频率特性的对数坐标图112

64频域性能指标121

65最小相位系统121

课外阅读频率特性123

思考题与习题124

第7章控制系统的稳定性126

71系统稳定性的基本概念及稳定条件126

72代数稳定性判据127

73几何稳定性判据134

74系统的相对稳定性142

课外阅读谢绪恺稳定性判据145

思考题与习题147

第8章控制系统的根轨迹分析149

81根轨迹概述149

82根轨迹的绘制方法151

83利用根轨迹法进行系统性能分析158

课外阅读广义根轨迹158

思考题与习题160

第9章控制系统的综合与校正162

91概述162

92控制系统的串联校正163

93PID校正180

94并联校正186

课外阅读PID控制器的参数整定192

思考题与习题193

第10章控制系统的MATLAB

分析195

101控制系统数学模型的MATLAB

描述195

102时间响应MATLAB分析200

103频率特性MATLAB分析206

104稳定性MATLAB分析208

105根轨迹MATLAB分析210

106系统校正MATLAB分析213

思考题与习题215

第11章机械工程控制理论在工程实际中的应用217

111数控机床直线运动工作台位置控制系统217

112阀控对称液压缸位置闭环控制系统223

思考题与习题231

参考文献232

1.4对控制系统的基本要求

系统的被控信号应该迅速准确地按输人信号的变化而相应变化，且尽量减少任何干扰信号的不利影响。对各类自动控制系统性能的基本要求可以归纳为稳、准、快三个方面。

(1)稳定性因闭环控制存在反馈，系统又存在惯性，当系统参数匹配不当时，会引起振荡而导致系统发散或不能恢复到平衡状态，丧失工作能力。故保持系统稳定，是系统工作的首要条件。

(2)准确性指调节过程结束后输出量与给定量之间的偏差，也称稳态精度。例如:数控机床的控制精度越高，则其加工的零件精度也越高。

(3)快速性在系统稳定的条件下，当系统的输出量和输入量之间产生偏差时，消除这种偏差过程的快速程度，既包括输出所经历的过渡过程时间长短，也包括输出在过渡过程初始阶段的反应速度。

由上述可知，在系统应满足的基本要求中，稳定性是系统正常工作的前提条件，是反馈系统最基本的要求;过渡过程的平稳性(相对稳定性)和响应的快速性反映了系统在过渡过程中的性能，可称为系统的动态品质、动态性能或瞬态响应性能;稳态精度(准确性)反映了系统在过渡过程结束时的性能，可称为系统的稳态品质或稳态性能。又因为稳定性，快速性以及准确性都可以说是用来表征系统的过渡过程即动态过程的，所以有时也可认为它们都是系统的动态性能。

……

适读人群 ：机械类、近机械类专业学生

本书遵循教育部教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

本书系统阐述了经典控制理论的基本原理及其在机械工程自动控制系统中的应用。全书共11章，主要介绍了机械工程控制系统的基本概念、拉普拉斯变换、控制系统的数学模型，分析了线性时不变系统的时间响应、频率特性、稳定性、稳态误差及根轨迹，阐述了控制系统的设计校正方法和MATLAB分析方法，并以两个机械工程实例说明控制理论在机械工程中的实际应用。本书重点突出、科学系统，在讲清楚基本概念的基础上，淡化数学推证，增强工程背景，突出方法论，编写体系符合教学规律，好教易学。