控制工程基础

图书标准信息

• 作者 王丽君
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2023-02
• 版次 1
• ISBN 9787111717430
• 定价 52.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 296页
• 字数 456千字

【内容简介】

本书结合机械大类各专业及相近专业的发展和教学需要，较为系统地介绍了机械控制工程的基本内容。全书共由三个模块组成，即经典控制理论、离散控制系统、现代控制理论，各模块基本独立，其中经典控制理论为基本部分。全书共9章，主要内容有绪论、控制系统的数学模型、时域分析、根轨迹法、频域分析、稳定性分析、综合与校正，以及离散控制系统分析基础、现代控制理论基础。各章均配有一定数量的习题，主要章节设有相应理论方法的MATLAB实现一节，重点章节编入相应的设计实例。本书内容丰富，结构合理，叙述深入浅出，既体现理论的系统性，也注重方法的实用性。力图将机械大类各专业的通用性要求与各校的个性要求有机结合。
  机械设计制造及其自动化、测控技术与仪器、车辆工程、智能制造工程、机器人工程等各相关专业均可选用此书作为教材及参考用书，相关工程技术人员也可选用此书作为参考。
  *本书为新形态教材，在重点内容附近以二维码的形式链接了知识点讲解视频，便于学生课前预习和课后复习。

【目录】

目录

前言

第1章绪论1

11控制工程概述1

12控制工程的发展及应用1

121经典控制理论的发展1

122现代控制理论的发展3

13控制系统的基础知识4

131控制系统的基本概念4

132控制系统的工作原理4

133控制系统的组成及框图5

14控制系统的分类7

141按照反馈方式分类7

142按输入信号变化规律分类8

143按系统的数学描述分类8

144按系统内部的信号特征分类8

15控制系统的基本要求9

151稳定性9

152快速性9

153精确性10

习题10

第2章控制系统的数学模型11

21系统数学模型的建立11

211建立微分方程的一般步骤11

212控制系统微分方程的列写12

22拉普拉斯变换13

221拉普拉斯变换及拉普拉斯反变换的定义13

222典型时间函数的拉普拉斯变换14

223拉普拉斯变换基本定理16

224拉普拉斯反变换21

23系统的传递函数24

231传递函数的定义24

232典型环节的传递函数25

233传递函数的主要特点32

24系统的框图和信号流图32

241框图的组成32

242绘制系统框图的一般步骤34

243框图的基本连接方式36

244框图的简化38

245信号流图及梅森公式40

25闭环控制系统的传递函数45

251闭环系统的开环传递函数45

252给定输入作用下的闭环传递函数45

253扰动作用下的闭环传递函数46

254传递函数的零极点47

26控制系统数学模型的MATLAB实现47

261MATLAB控制系统工具箱简介47

262数学模型的MATLAB实现48

27设计实例：工程中典型的机电系统52

习题57

第3章控制系统时域分析61

31时间响应与典型输入信号61

311时间响应61

312典型输入信号61

32一阶系统的时域分析63

321一阶系统数学模型63

322一阶系统的单位阶跃响应64

323一阶系统的单位脉冲响应64

324一阶系统的单位斜坡响应65

33二阶系统的时域分析65

331二阶系统的数学模型65

332二阶系统的单位阶跃响应66

333二阶系统的单位脉冲响应69

34时域分析性能指标70

341动态性能指标70

342时域分析实例73

35高阶系统的时域分析75

351高阶系统的阶跃响应75

352闭环主导极点76

36稳态误差分析与计算77

361误差和稳态误差的概念77

362输入信号作用下的稳态误差78

363扰动信号作用下的稳态误差80

364改善系统稳态精度的方法81

37时域分析的MATLAB实现82

371输出响应分析83

372时域动态性能指标求解84

373稳态误差分析85

38设计实例：数控机床控制系统设计86

习题87

第4章根轨迹法91

41根轨迹与根轨迹方程91

411根轨迹概念91

412根轨迹方程92

42绘制根轨迹的基本法则93

43广义根轨迹97

431参数根轨迹97

432零度根轨迹98

44利用根轨迹分析系统性能101

441根轨迹和性能指标的关系101

442开环零极点对系统性能的影响103

45根轨迹分析的MATLAB实现105

451根轨迹的绘制105

452根轨迹上取点106

46设计实例：激光操纵控制系统设计107

习题109

第5章控制系统的频域分析111

51系统频率特性概述111

511频率特性的基本概念111

512频率特性与传递函数的关系113

513频率特性的求取方法113

52频率特性的奈奎斯特图114

521奈奎斯特图的基本概念114

522典型环节的奈奎斯特图115

523奈奎斯特图的一般画法120

53频率特性的伯德图122

531伯德图的基本概念123

532典型环节的伯德图124

533伯德图的一般画法130

534小相位系统132

54频域分析的MATLAB实现134

541奈奎斯特图的绘制134

542伯德图的绘制135

习题137

第6章控制系统的稳定性分析139

61代数稳定性判据139

611稳定性的基本概念139

612系统稳定的充要条件139

613劳斯稳定性判据141

62频域稳定性判据145

621奈奎斯特稳定性判据146

622对数频率特性稳定判据149

63控制系统的稳定裕度151

631相位裕度151

632幅值裕度151

64稳定性分析的MATLAB实现154

641求取特征根判定系统的稳定性155

642绘制零极点分布图判定系统的稳定性155

643频率法判定系统的稳定性156

65设计实例159

651直流电动机速度控制系统159

652雕刻机位置控制系统161

习题164

第7章控制系统的综合与校正165

71系统校正的基本概念165

711系统的性能指标165

712校正的概念167

713校正的分类167

72校正方法和校正装置的设计169

721串联超前校正169

722串联滞后校正172

723滞后超前校正175

724PID调节器178

73系统的综合与校正的MATLAB实现180

74设计实例：直流电动机调速性能指标改善182

习题184

第8章离散控制系统分析基础186

81采样与信号186

811采样过程与采样定理186

812信号恢复与保持器189

82Z变换与Z传递函数191

821Z变换191

822Z反变换198

823Z传递函数200

83线性离散系统的性能分析204

831稳定性分析204

832瞬态响应分析206

84线性离散系统性能分析的MATLAB实现208

841求取特征根判定系统的稳定性208

842连续系统离散化及离散系统的时域响应209

习题211

第9章现代控制理论基础213

91基本概念213

92状态空间表达式的建立与转换218

921由系统框图建立状态空间表达式218

922由系统微分方程建立状态空间表达式220

923状态矢量的线性变换224

924由状态空间表达式求系统传递函数（阵）225

925由状态空间表达式变换为对角线标准型和约旦标准型227

93状态方程的求解234

931齐次状态方程的解234

932状态转移矩阵235

933非齐次状态方程的解238

94控制系统的能控性和能观性238

941能控性与能控性判据239

942能观性与能观性判据245

943能控性与能观性的对偶关系250

944能控标准型与能观标准型251

95控制系统的状态反馈及状态观测器260

951状态反馈260

952状态观测器266

953带状态观测器的闭环控制系统268

96状态空间分析的MATLAB实现271

961状态空间表达式和传递函数相互转换的实现271

962状态转移矩阵的实现273

963能控性和能观性分析273

964极点配置的实现275

97设计实例：倒立摆276

971数学模型的建立276

972系统特性分析279

习题281

参考文献285