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機電控制工程基礎 版權信息
- ISBN：9787560640419
- 條形碼：9787560640419 ; 978-7-5606-4041-9
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
機電控制工程基礎 本書特色
本書根據應用型高等本科教育的特點，以培養知識面寬、基礎扎實、應用能力強、綜合素質高的高新技術應用人才為目的，本著“一定范圍的系統性和完整性，注重工程性和實用性”的原則進行編寫。
本書以經典控制理論為基本內容，結合機電控制系統實例，闡述控制工程的基本理論、基本方法和基本內容，主要包括控制系統的基本概念和數學模型、控制系統的性能指標、控制系統的穩定性與精確性分析、控制系統的校正和工程設計、工程實例分析及計算機輔助分析設計等內容。全書以基本概念和工程應用能力培養為主線，從工程控制的角度出發，開拓學生知識視野，培養學生思考、分析問題的能力，開發學生的創新思維。
本書可作為高等工科學校機械設計及其自動化、機械電子工程專業的教材，也可作為近機電類非信息控制類專業、自學考試或成人本科教育相近專業教材，還可作為高職高專學生的教材和教學參考書，以及廣大工程技術人員學習機電控制工程的參考書。
機電控制工程基礎 內容簡介
全書以基本概念和工程應用能力培養為主線，從工程控制的角度出發，開拓學生知識視野，培養學生思考、分析問題的能力，開發學生的創新思維
機電控制工程基礎 目錄
第1章 緒論 1
1.1 機電控制系統的工作原理及其組成 1
1.1.1 機電控制系統概述 1
1.1.2 機電控制系統的應用實例 3
1.1.3 機電控制系統的組成和相關信號 6
1.2 機電控制系統的基本要求 7
1.3 機電控制系統的分類 8
1.4 機電控制理論的發展歷史和發展方向 10
1.4.1 經典控制理論的發展 10
1.4.2 現代控制理論的發展現狀 10
1.4.3 機電一體化設備的發展方向 11
習題 11
第2章 控制系統的數學模型 14
2.1 時域中的數學模型——控制系統的微分方程 14第1章 緒論 1
1.1 機電控制系統的工作原理及其組成 1
1.1.1 機電控制系統概述 1
1.1.2 機電控制系統的應用實例 3
1.1.3 機電控制系統的組成和相關信號 6
1.2 機電控制系統的基本要求 7
1.3 機電控制系統的分類 8
1.4 機電控制理論的發展歷史和發展方向 10
1.4.1 經典控制理論的發展 10
1.4.2 現代控制理論的發展現狀 10
1.4.3 機電一體化設備的發展方向 11
習題 11
第2章 控制系統的數學模型 14
2.1 時域中的數學模型——控制系統的微分方程 14
2.1.1 機電控制工程的幾個基本理論 14
2.1.2 建立控制系統的微分方程 17
2.2 非線性數學模型的線性化 20
2.3 拉氏變換與反變換 22
2.3.1 拉氏變換與反變換的定義 22
2.3.2 幾種典型函數的拉氏變換 23
2.3.3 拉氏變換的主要定理 27
2.3.4 拉氏變換與反變換的應用 29
2.4 傳遞函數 34
2.4.1 傳遞函數的概念和定義 34
2.4.2 傳遞函數的特征方程及零點和極點 35
2.4.3 傳遞函數的性質和有關說明 36
2.4.4 幾種典型環節的傳遞函數 36
2.5 傳遞函數的方框圖及其運算 46
2.5.1 方框圖的符號及含義 46
2.5.2 系統方框圖的繪制 47
2.5.3 方框圖的等效變換 49
2.5.4 信號流圖 53
2.5.5 梅遜公式 60
2.5.6 多輸入作用下控制系統的傳遞函數 62
習題 65
第3章 控制系統的時域分析 71
3.1 典型輸入信號與系統性能指標 71
3.1.1 典型輸入信號 71
3.1.2 過渡過程與穩態過程 72
3.1.3 控制系統的時域性能指標 72
3.2 一階系統的時間響應 74
3.2.1 一階系統的數學模型 74
3.2.2 一階系統的單位階躍響應 74
3.2.3 一階系統的單位斜坡響應 75
3.2.4 一階系統的單位脈沖響應 76
3.2.5 一階系統的三種響應之間的關系 77
3.3 二階系統的時間響應 77
3.3.1 二階系統的數學模型 77
3.3.2 二階系統的單位階躍響應 79
3.3.3 二階系統響應的性能指標 82
3.4 高階系統的時間響應 87
3.4.1 高階系統的數學模型 87
3.4.2 高階系統的單位階躍響應 87
習題 88
第4章 線性系統的頻域分析法 91
4.1 頻率特性 91
4.1.1 頻率特性的基本概念與定義 91
4.1.2 關于頻率特性的幾個結論 93
4.1.3 頻率特性的求取 94
4.2 頻率特性的圖示法 94
4.3 典型環節的頻率特性 96
4.3.1 比例環節 96
4.3.2 積分環節 97
4.3.3 純微分環節 98
4.3.4 慣性環節 99
4.3.5 一階微分環節 100
4.3.6 振蕩環節 101
4.3.7 二階微分環節 103
4.3.8 延遲環節 104
4.4 控制系統的開環頻率特性 105
4.4.1 開環奈氏圖的繪制 105
4.4.2 開環Bode圖 107
4.4.3 *小相位系統 109
4.4.4 由Bode圖估算*小相位系統的傳遞函數 110
習題 113
第5章 控制系統的穩定性分析 119
5.1 穩定性的基本概念 119
5.1.1 穩定性的定義 119
5.1.2 系統穩定的基本條件 119
5.2 勞斯穩定判據 121
5.2.1 判定系統穩定的必要條件 121
5.2.2 勞斯穩定判據 121
5.2.3 一階至四階系統的勞斯穩定判定 123
5.2.4 勞斯穩定判據的特殊情況 124
5.2.5 穩定裕度 125
5.3 奈奎斯特穩定判據 126
5.3.1 輔助函數的構造 127
5.3.2 幅角原理 127
5.3.3 奈奎斯特圖判定法 129
5.3.4 奈奎斯特判據舉例 131
5.4 對數穩定判據 133
5.4.1 系統開環Bode圖與開環奈氏圖的對應關系 133
5.4.2 對數Bode圖穩定判據的描述 134
5.4.3 系統的相對穩定性——穩定裕度的計算 134
習題 137
第6章 控制系統的準確性分析 140
6.1 系統元件參數變化對閉環系統性能的影響 140
6.1.1 靈敏度的基本概念 140
6.1.2 閉環系統對靈敏度的影響 140
6.1.3 應用舉例 141
6.2 控制系統的時域性能指標與頻域性能指標的關系 143
6.2.1 時域性能指標回顧 143
6.2.2 頻域性能指標及其與時域性能指標的關系 143
6.2.3 開環對數頻率特性與時域性能指標的關系 146
6.3 控制系統的誤差分析和計算 148
6.3.1 偏差、誤差和穩態誤差 148
6.3.2 輸入作用下的穩態誤差 149
6.3.3 干擾作用下的穩態誤差 152
6.3.4 提高系統穩態精度的措施 154
習題 156
第7章 控制系統的校正設計 158
7.1 校正設計概述 158
7.2 校正裝置及其特性 159
7.2.1 無源校正裝置 159
7.2.2 有源校正裝置 164
7.3 控制系統的串聯校正 169
7.3.1 分析法的超前校正步驟 169
7.3.2 分析法的滯后校正步驟 171
7.3.3 希望特性法的串聯校正 173
7.4 控制系統的并聯校正 174
7.4.1 反饋校正對系統品質的影響 174
7.4.2 局部反饋的校正方法 175
7.4.3 反饋校正的近似法分析 176
習題 178
第8章 控制系統的工程設計 180
8.1 控制系統工程設計概述 180
8.2 典型系統的特性 180
8.2.1 典型Ⅰ型系統 181
8.2.2 典型Ⅱ型系統 183
8.2.3 典型Ⅰ型和Ⅱ型系統跟隨性能的比較 187
8.3 工程設計的基本原則 187
8.3.1 非典型系統簡化為典型系統的近似條件 187
8.3.2 利用典型系統預期特性進行工程設計的一般步驟 195
習題 196
第9章 機電控制系統應用舉例 197
9.1 晶閘管交流調壓位置隨動系統 197
9.1.1 晶閘管交流調壓位置隨動系統的工作原理 197
9.1.2 晶閘管交流調壓位置隨動系統的數學模型 201
9.2 水位控制系統 202
9.2.1 系統組成 202
9.2.2 系統工作原理分析 203
9.3 發動機離心調速系統 203
9.3.1 液壓閥控液壓缸和液壓阻尼器 203
9.3.2 發動機離心調速系統 204
習題 206
第10章 控制系統的計算機輔助分析與設計 210
10.1 MATLAB入門 210
10.1.1 MATLAB簡介 210
10.1.2 MATLAB入門 211
10.2 控制系統的數學模型 215
10.2.1 傳遞函數模型 215
10.2.2 零極點模型 217
10.2.3 模型之間的轉換 217
10.3 控制系統的性能分析 218
10.3.1 控制系統的穩定性分析 218
10.3.2 時域響應分析 221
10.3.3 頻率響應分析 223
10.4 控制系統的校正設計 228
習題 233
附錄A 234
附錄B 253
參考文獻 255
信息
1.1 機電控制系統的工作原理及其組成 1
1.1.1 機電控制系統概述 1
1.1.2 機電控制系統的應用實例 3
1.1.3 機電控制系統的組成和相關信號 6
1.2 機電控制系統的基本要求 7
1.3 機電控制系統的分類 8
1.4 機電控制理論的發展歷史和發展方向 10
1.4.1 經典控制理論的發展 10
1.4.2 現代控制理論的發展現狀 10
1.4.3 機電一體化設備的發展方向 11
習題 11
第2章 控制系統的數學模型 14
2.1 時域中的數學模型——控制系統的微分方程 14第1章 緒論 1
1.1 機電控制系統的工作原理及其組成 1
1.1.1 機電控制系統概述 1
1.1.2 機電控制系統的應用實例 3
1.1.3 機電控制系統的組成和相關信號 6
1.2 機電控制系統的基本要求 7
1.3 機電控制系統的分類 8
1.4 機電控制理論的發展歷史和發展方向 10
1.4.1 經典控制理論的發展 10
1.4.2 現代控制理論的發展現狀 10
1.4.3 機電一體化設備的發展方向 11
習題 11
第2章 控制系統的數學模型 14
2.1 時域中的數學模型——控制系統的微分方程 14
2.1.1 機電控制工程的幾個基本理論 14
2.1.2 建立控制系統的微分方程 17
2.2 非線性數學模型的線性化 20
2.3 拉氏變換與反變換 22
2.3.1 拉氏變換與反變換的定義 22
2.3.2 幾種典型函數的拉氏變換 23
2.3.3 拉氏變換的主要定理 27
2.3.4 拉氏變換與反變換的應用 29
2.4 傳遞函數 34
2.4.1 傳遞函數的概念和定義 34
2.4.2 傳遞函數的特征方程及零點和極點 35
2.4.3 傳遞函數的性質和有關說明 36
2.4.4 幾種典型環節的傳遞函數 36
2.5 傳遞函數的方框圖及其運算 46
2.5.1 方框圖的符號及含義 46
2.5.2 系統方框圖的繪制 47
2.5.3 方框圖的等效變換 49
2.5.4 信號流圖 53
2.5.5 梅遜公式 60
2.5.6 多輸入作用下控制系統的傳遞函數 62
習題 65
第3章 控制系統的時域分析 71
3.1 典型輸入信號與系統性能指標 71
3.1.1 典型輸入信號 71
3.1.2 過渡過程與穩態過程 72
3.1.3 控制系統的時域性能指標 72
3.2 一階系統的時間響應 74
3.2.1 一階系統的數學模型 74
3.2.2 一階系統的單位階躍響應 74
3.2.3 一階系統的單位斜坡響應 75
3.2.4 一階系統的單位脈沖響應 76
3.2.5 一階系統的三種響應之間的關系 77
3.3 二階系統的時間響應 77
3.3.1 二階系統的數學模型 77
3.3.2 二階系統的單位階躍響應 79
3.3.3 二階系統響應的性能指標 82
3.4 高階系統的時間響應 87
3.4.1 高階系統的數學模型 87
3.4.2 高階系統的單位階躍響應 87
習題 88
第4章 線性系統的頻域分析法 91
4.1 頻率特性 91
4.1.1 頻率特性的基本概念與定義 91
4.1.2 關于頻率特性的幾個結論 93
4.1.3 頻率特性的求取 94
4.2 頻率特性的圖示法 94
4.3 典型環節的頻率特性 96
4.3.1 比例環節 96
4.3.2 積分環節 97
4.3.3 純微分環節 98
4.3.4 慣性環節 99
4.3.5 一階微分環節 100
4.3.6 振蕩環節 101
4.3.7 二階微分環節 103
4.3.8 延遲環節 104
4.4 控制系統的開環頻率特性 105
4.4.1 開環奈氏圖的繪制 105
4.4.2 開環Bode圖 107
4.4.3 *小相位系統 109
4.4.4 由Bode圖估算*小相位系統的傳遞函數 110
習題 113
第5章 控制系統的穩定性分析 119
5.1 穩定性的基本概念 119
5.1.1 穩定性的定義 119
5.1.2 系統穩定的基本條件 119
5.2 勞斯穩定判據 121
5.2.1 判定系統穩定的必要條件 121
5.2.2 勞斯穩定判據 121
5.2.3 一階至四階系統的勞斯穩定判定 123
5.2.4 勞斯穩定判據的特殊情況 124
5.2.5 穩定裕度 125
5.3 奈奎斯特穩定判據 126
5.3.1 輔助函數的構造 127
5.3.2 幅角原理 127
5.3.3 奈奎斯特圖判定法 129
5.3.4 奈奎斯特判據舉例 131
5.4 對數穩定判據 133
5.4.1 系統開環Bode圖與開環奈氏圖的對應關系 133
5.4.2 對數Bode圖穩定判據的描述 134
5.4.3 系統的相對穩定性——穩定裕度的計算 134
習題 137
第6章 控制系統的準確性分析 140
6.1 系統元件參數變化對閉環系統性能的影響 140
6.1.1 靈敏度的基本概念 140
6.1.2 閉環系統對靈敏度的影響 140
6.1.3 應用舉例 141
6.2 控制系統的時域性能指標與頻域性能指標的關系 143
6.2.1 時域性能指標回顧 143
6.2.2 頻域性能指標及其與時域性能指標的關系 143
6.2.3 開環對數頻率特性與時域性能指標的關系 146
6.3 控制系統的誤差分析和計算 148
6.3.1 偏差、誤差和穩態誤差 148
6.3.2 輸入作用下的穩態誤差 149
6.3.3 干擾作用下的穩態誤差 152
6.3.4 提高系統穩態精度的措施 154
習題 156
第7章 控制系統的校正設計 158
7.1 校正設計概述 158
7.2 校正裝置及其特性 159
7.2.1 無源校正裝置 159
7.2.2 有源校正裝置 164
7.3 控制系統的串聯校正 169
7.3.1 分析法的超前校正步驟 169
7.3.2 分析法的滯后校正步驟 171
7.3.3 希望特性法的串聯校正 173
7.4 控制系統的并聯校正 174
7.4.1 反饋校正對系統品質的影響 174
7.4.2 局部反饋的校正方法 175
7.4.3 反饋校正的近似法分析 176
習題 178
第8章 控制系統的工程設計 180
8.1 控制系統工程設計概述 180
8.2 典型系統的特性 180
8.2.1 典型Ⅰ型系統 181
8.2.2 典型Ⅱ型系統 183
8.2.3 典型Ⅰ型和Ⅱ型系統跟隨性能的比較 187
8.3 工程設計的基本原則 187
8.3.1 非典型系統簡化為典型系統的近似條件 187
8.3.2 利用典型系統預期特性進行工程設計的一般步驟 195
習題 196
第9章 機電控制系統應用舉例 197
9.1 晶閘管交流調壓位置隨動系統 197
9.1.1 晶閘管交流調壓位置隨動系統的工作原理 197
9.1.2 晶閘管交流調壓位置隨動系統的數學模型 201
9.2 水位控制系統 202
9.2.1 系統組成 202
9.2.2 系統工作原理分析 203
9.3 發動機離心調速系統 203
9.3.1 液壓閥控液壓缸和液壓阻尼器 203
9.3.2 發動機離心調速系統 204
習題 206
第10章 控制系統的計算機輔助分析與設計 210
10.1 MATLAB入門 210
10.1.1 MATLAB簡介 210
10.1.2 MATLAB入門 211
10.2 控制系統的數學模型 215
10.2.1 傳遞函數模型 215
10.2.2 零極點模型 217
10.2.3 模型之間的轉換 217
10.3 控制系統的性能分析 218
10.3.1 控制系統的穩定性分析 218
10.3.2 時域響應分析 221
10.3.3 頻率響應分析 223
10.4 控制系統的校正設計 228
習題 233
附錄A 234
附錄B 253
參考文獻 255
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