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控制工程基礎 版權信息
- ISBN：9787111717430
- 條形碼：9787111717430 ; 978-7-111-71743-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
控制工程基礎 內容簡介
本書結合機械大類各專業及相近專業的發展和教學需要，較為系統地介紹了機械控制工程的基本內容。全書共由三個模塊組成，即經典控制理論、離散控制系統、現代控制理論，各模塊基本獨立，其中經典控制理論為基本部分。全書共9章，主要內容有緒論、控制系統的數學模型、時域分析、根軌跡法、頻域分析、穩定性分析、綜合與校正，以及離散控制系統分析基礎、現代控制理論基礎。各章均配有一定數量的習題，主要章節設有相應理論方法的MATLAB實現一節，重點章節編入相應的設計實例。本書內容豐富，結構合理，敘述深入淺出，既體現理論的系統性，也注重方法的實用性。力圖將機械大類各專業的通用性要求與各校的個性要求有機結合。 機械設計制造及其自動化、測控技術與儀器、車輛工程、智能制造工程、機器人工程等各相關專業均可選用此書作為教材及參考用書，相關工程技術人員也可選用此書作為參考。 *本書為新形態教材，在重點內容附近以二維碼的形式鏈接了知識點講解視頻，便于學生課前預習和課后復習。
控制工程基礎 目錄
目錄
前言
第1章緒論1
1.1控制工程概述1
1.2控制工程的發展及應用1
1.2.1經典控制理論的發展1
1.2.2現代控制理論的發展3
1.3控制系統的基礎知識4
1.3.1控制系統的基本概念4
1.3.2控制系統的工作原理4
1.3.3控制系統的組成及框圖5
1.4控制系統的分類7
1.4.1按照反饋方式分類7
1.4.2按輸入信號變化規律分類8
1.4.3按系統的數學描述分類8
1.4.4按系統內部的信號特征分類8
1.5控制系統的基本要求9
1.5.1穩定性9
1.5.2快速性9
1.5.3精確性10
習題10
第2章控制系統的數學模型11
2.1系統數學模型的建立11
2.1.1建立微分方程的一般步驟11
2.1.2控制系統微分方程的列寫12
2.2拉普拉斯變換13
2.2.1拉普拉斯變換及拉普拉斯反變換的定義13
2.2.2典型時間函數的拉普拉斯變換14
2.2.3拉普拉斯變換基本定理16
2.2.4拉普拉斯反變換21
2.3系統的傳遞函數24
2.3.1傳遞函數的定義24
2.3.2典型環節的傳遞函數25
2.3.3傳遞函數的主要特點32
2.4系統的框圖和信號流圖32
2.4.1框圖的組成32
2.4.2繪制系統框圖的一般步驟34
2.4.3框圖的基本連接方式36
2.4.4框圖的簡化38
2.4.5信號流圖及梅森公式40
2.5閉環控制系統的傳遞函數45
2.5.1閉環系統的開環傳遞函數45
2.5.2給定輸入作用下的閉環傳遞函數45
2.5.3擾動作用下的閉環傳遞函數46
2.5.4傳遞函數的零極點47
2.6控制系統數學模型的MATLAB實現47
2.6.1MATLAB控制系統工具箱簡介47
2.6.2數學模型的MATLAB實現48
2.7設計實例：工程中典型的機電系統52
習題57
第3章控制系統時域分析61
3.1時間響應與典型輸入信號61
3.1.1時間響應61
3.1.2典型輸入信號61
3.2一階系統的時域分析63
3.2.1一階系統數學模型63
3.2.2一階系統的單位階躍響應64
3.2.3一階系統的單位脈沖響應64
3.2.4一階系統的單位斜坡響應65
3.3二階系統的時域分析65
3.3.1二階系統的數學模型65
3.3.2二階系統的單位階躍響應66
3.3.3二階系統的單位脈沖響應69
3.4時域分析性能指標70
3.4.1動態性能指標70
3.4.2時域分析實例73
3.5高階系統的時域分析75
3.5.1高階系統的階躍響應75
3.5.2閉環主導極點76
3.6穩態誤差分析與計算77
3.6.1誤差和穩態誤差的概念77
3.6.2輸入信號作用下的穩態誤差78
3.6.3擾動信號作用下的穩態誤差80
3.6.4改善系統穩態精度的方法81
3.7時域分析的MATLAB實現82
3.7.1輸出響應分析83
3.7.2時域動態性能指標求解84
3.7.3穩態誤差分析85
3.8設計實例：數控機床控制系統設計86
習題87
第4章根軌跡法91
4.1根軌跡與根軌跡方程91
4.1.1根軌跡概念91
4.1.2根軌跡方程92
4.2繪制根軌跡的基本法則93
4.3廣義根軌跡97
4.3.1參數根軌跡97
4.3.2零度根軌跡98
4.4利用根軌跡分析系統性能101
4.4.1根軌跡和性能指標的關系101
4.4.2開環零極點對系統性能的影響103
4.5根軌跡分析的MATLAB實現105
4.5.1根軌跡的繪制105
4.5.2根軌跡上取點106
4.6設計實例：激光操縱控制系統設計107
習題109
第5章控制系統的頻域分析111
5.1系統頻率特性概述111
5.1.1頻率特性的基本概念111
5.1.2頻率特性與傳遞函數的關系113
5.1.3頻率特性的求取方法113
5.2頻率特性的奈奎斯特圖114
5.2.1奈奎斯特圖的基本概念114
5.2.2典型環節的奈奎斯特圖115
5.2.3奈奎斯特圖的一般畫法120
5.3頻率特性的伯德圖122
5.3.1伯德圖的基本概念123
5.3.2典型環節的伯德圖124
5.3.3伯德圖的一般畫法130
5.3.4小相位系統132
5.4頻域分析的MATLAB實現134
5.4.1奈奎斯特圖的繪制134
5.4.2伯德圖的繪制135
習題137
第6章控制系統的穩定性分析139
6.1代數穩定性判據139
6.1.1穩定性的基本概念139
6.1.2系統穩定的充要條件139
6.1.3勞斯穩定性判據141
6.2頻域穩定性判據145
6.2.1奈奎斯特穩定性判據146
6.2.2對數頻率特性穩定判據149
6.3控制系統的穩定裕度151
6.3.1相位裕度151
6.3.2幅值裕度151
6.4穩定性分析的MATLAB實現154
6.4.1求取特征根判定系統的穩定性155
6.4.2繪制零極點分布圖判定系統的穩定性155
6.4.3頻率法判定系統的穩定性156
6.5設計實例159
6.5.1直流電動機速度控制系統159
6.5.2雕刻機位置控制系統161
習題164
第7章控制系統的綜合與校正165
7.1系統校正的基本概念165
7.1.1系統的性能指標165
7.1.2校正的概念167
7.1.3校正的分類167
7.2校正方法和校正裝置的設計169
7.2.1串聯超前校正169
7.2.2串聯滯后校正172
7.2.3滯后超前校正175
7.2.4PID調節器178
7.3系統的綜合與校正的MATLAB實現180
7.4設計實例：直流電動機調速性能指標改善182
習題184
第8章離散控制系統分析基礎186
8.1采樣與信號186
8.1.1采樣過程與采樣定理186
8.1.2信號恢復與保持器189
8.2Z變換與Z傳遞函數191
8.2.1Z變換191
8.2.2Z反變換198
8.2.3Z傳遞函數200
8.3線性離散系統的性能分析204
8.3.1穩定性分析204
8.3.2瞬態響應分析206
8.4線性離散系統性能分析的MATLAB實現208
8.4.1求取特征根判定系統的穩定性208
8.4.2連續系統離散化及離散系統的時域響應209
習題211
第9章現代控制理論基礎213
9.1基本概念213
9.2狀態空間表達式的建立與轉換218
9.2.1由系統框圖建立狀態空間表達式218
9.2.2由系統微分方程建立狀態空間表達式220
9.2.3狀態矢量的線性變換224
9.2.4由狀態空間表達式求系統傳遞函數（陣）225
9.2.5由狀態空間表達式變換為對角線標準型和約旦標準型227
9.3狀態方程的求解234
9.3.1齊次狀態方程的解234
9.3.2狀態轉移矩陣235
9.3.3非齊次狀態方程的解238
9.4控制系統的能控性和能觀性238
9.4.1能控性與能控性判據239
9.4.2能觀性與能觀性判據245
9.4.3能控性與能觀性的對偶關系250
9.4.4能控標準型與能觀標準型251
9.5控制系統的狀態反饋及狀態觀測器260
9.5.1狀態反饋260
9.5.2狀態觀測器266
9.5.3帶狀態觀測器的閉環控制系統268
9.6狀態空間分析的MATLAB實現271
9.6.1狀態空間表達式和傳遞函數相互轉換的實現271
9.6.2狀態轉移矩陣的實現273
9.6.3能控性和能觀性分析273
9.6.4極點配置的實現275
9.7設計實例：倒立擺276
9.7.1數學模型的建立276
9.7.2系統特性分析279
習題281
參考文獻285
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