机械工程控制基础（第3版）

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第1章绪论

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1.1机械工程控制理论研究的对象与任务

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1.2系统的基本概念

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1.2.1自动控制系统工作原理

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1.2.2系统的分类

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1.2.3反馈控制系统的基本组成

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1.2.4名词术语

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1.3对控制系统的基本要求

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1．4机械工程中的控制问题

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1.5本课程的特点及学习方法

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习题1

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第2章系统的数学模型

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2.1拉普拉斯变换

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2.1.1拉普拉斯变换的定义

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2.1.2拉氏变换的主要定理

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2.1.3拉普拉斯反变换

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2.1.4用拉氏变换解常系数线性微分方程

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2.2系统的微分方程

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2.2.1系统的数学模型

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2.2.2线性系统

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2.2.3非线性系统

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2.3线性微分方程式的建立

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2.3.1建立线性微分方程式的步骤

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2.3.2举例

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2.4系统数学模型的线性化

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2.5传递函数

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2.5.1传递函数的概念

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2.5.2典型环节的传递函数

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2.5.3相似原理

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2.6方块图及其应用

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2.6.1方块图单元、相加点和分支点

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2.6.2方块图基本连接方式

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2.6.3绘制系统方块图的方法

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2.6.4方块图的变换法则

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2.6.5系统传递函数的求法

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2.7信号流程图及梅森公式

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2.7.1信号流程图

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2.7.2定义

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2.7.3系统信号流程图的画法

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2.7.4梅森公式

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2.8利用MATLAB语言进行数学模型的描述

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习题2

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第3章时间响应与误差分析

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3.1时间响应与典型输入信号

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3.1.1时间响应的概念

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3.1.2典型输入信号

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3.1.3瞬态响应的性能指标

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3.2一阶系统的瞬态响应

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3.2.1一阶系统的数学模型

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3.2.2一阶系统的单位阶跃响应

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3.2.3一阶系统的单位斜坡响应

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3.2.4一阶系统的单位脉冲响应

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3.3二阶系统的瞬态响应

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3.3.1二阶系统的数学模型

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3.3.2二阶系统的阶跃响应

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3.3.3二阶系统的单位斜坡响应

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3.3.4二阶系统的单位脉冲响应

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3.3.5二阶系统阶跃响应与极点的关系

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3.3.6二阶系统瞬态响应的性能指标计算

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3.4高阶系统的瞬态响应

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3.5控制系统的误差分析与计算

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3.5.1控制系统的稳态误差概念

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3.5.2输入引起的稳态误差

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3.5.3扰动作用下的稳态误差

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3.5.4减小稳态误差的方法

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3.6时间特性与稳态误差的计算机求解

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习题3

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第4章频率特性分析法

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4.1频率特性的基本概念

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4.1.1频率特性及其物理意义

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4.1.2频率特性的求法

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4.2频率特性表示法

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4.2.1极坐标图(奈奎斯特图)

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4.2.2对数坐标图(伯德图)

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4.2.3增益相位图(尼科尔斯图)

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4.3典型环节的频率特性

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4.3.1比例环节的频率特性

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4.3.2积分环节的频率特性

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4.3.3理想微分环节的频率特性

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4.3.4惯性环节的频率特性

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4.3.5一阶微分环节的频率特性

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4.3.6二阶振荡环节的频率特性

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4.3.7二阶微分环节的频率特性

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4.4控制系统开环对数坐标图和最小相位系统

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4.4.1控制系统开环对数坐标图

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4.4.2最小和非最小相位系统

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4.5系统的闭环频率特性

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4.5.1由开环频率特性估计闭环频率特性

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4.5.2闭环系统频率特性的性能指标

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4.6由实测频率特性曲线确定系统传递函数

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4.6.1频率特性实验分析的步骤

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4.6.2由对数坐标图确定系统的传递函数

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4.7用MATLAB语言计算频率特性

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4.7.1极坐标图（奈奎斯特图)

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4.7.2对数坐标图(伯德图)

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4.7.3对数幅相频率特性图(尼科尔斯图)

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习题4

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第5章根轨迹法

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5.1绘制根轨迹的基本条件

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5.1.1基本分析

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5.1.2基本条件

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5.2以K1为参数变量的根轨迹的绘制

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5.2.1根轨迹的起点

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5.2.2根轨迹的终点

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5.2.3根轨迹的对称性

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5.2.4根轨迹的渐近线

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5.2.5实轴上的根轨迹

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5.2.6根轨迹的出射角和入射角

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5.2.7根轨迹的分离点与会合点

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5.2.8根轨迹与虚轴的交点

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5.3增加开环零、极点对根轨迹的影响

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5.3.1增加零点的影响

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5.3.2增加极点的影响

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5.4利用MATLAB语言绘制系统的根轨迹

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习题5

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第6章控制系统的稳定性分析

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6.1稳定性的基本概念及系统稳定条件

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6.1.1稳定性概念

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6.1.2系统稳定的条件

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6.2稳定性的时域（代数）判据

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6.2.1劳斯稳定判据

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6.2.2赫尔维茨稳定判据

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6．3结构不稳定系统

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6.4稳定性的频域（几何）判据及相对稳定性

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6.4.1奈奎斯特稳定判据

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6.4.2稳定裕度

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6.4.3对数坐标图判据

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6.5用MATLAB语言分析稳定性

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6.5.1时域（代数）稳定判断

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6.5.2用对数坐标图法判断系统稳定性

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习题6

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第7章系统的设计与校正

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7.1概述

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7.1.1控制系统的性能指标分类

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7.1.2时域指标和频域指标的对应关系

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7．2设计与校正概述

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7.2.1系统设计与校正的一般原则

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7.2.2设计与校正的方法

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7.3调整增益的校正

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7.4串联超前校正

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7.4.1串联超前校正的应用场合与校正效果

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7.4.2串联超前校正装置

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7.4.3利用对数坐标图进行串联超前校正

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7.5串联滞后校正

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7.5.1串联滞后校正应用场合与校正结果

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7.5.2串联滞后校正装置

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7.5.3应用举例

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7.6滞后超前校正

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7.6.1串联滞后超前校正应用场合与校正结果

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7.6.2串联滞后超前校正装置

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7.6.3利用对数坐标图进行串联滞后超前校正

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7.6.4应用举例

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7.7反馈校正

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7.7.1反馈的作用

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7.7.2串联校正与反馈校正的比较

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7．8PID控制

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习题7

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第8章计算机采样控制系统

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8.1引言

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8.2信号的采样与保持

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8.2.1采样过程

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8.2.2采样定理

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8.2.3采样信号的保持

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8.3z变换和z反变换

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8.3.1z变换的定义

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8.3.2z变换方法

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8.3.3z变换的基本定理

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8.3.4z反变换

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8.4采样控制系统的数学模型

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8.4.1脉冲传递函数的定义与求解

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8.4.2开环采样系统的脉冲传递函数

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8.5采样控制系统的性能分析

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8.5.1采样控制系统的稳定性分析

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8.5.2采样系统极点分布与瞬态响应的关系

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8.5.3采样系统的稳态误差

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8.6用MATLAB语言设计数字控制系统

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 习题8

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参考文献

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