机械工程控制基础2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

机械工程控制基础PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1概述1

1.2工程控制理论的研究对象与任务1

1.3控制系统2

1.3.1控制系统2

1.3.2反馈控制系统3

1.3.3控制系统分类5

1.4对控制系统的基本要求9

1.5本课程的特点及学习方法10

1.6本章小结10

1.7习题11

第2章 机械工程控制论的数学基础12

2.1复数和复变函数12

2.1.1复数12

2.1.2复数的运算规则12

2.1.3复变函数的零点和极点13

2.2拉氏变换13

2.2.1拉氏变换的定义14

2.2.2典型时间函数的拉氏变换15

2.2.3拉氏变换的主要运算定理18

2.3拉氏逆变换22

2.3.1拉氏逆变换的定义22

2.3.2拉氏逆变换的数学方法22

2.4拉氏变换在控制工程中的应用25

2.5本章小结27

2.6习题27

第3章 系统的数学模型29

3.1系统的时域数学模型29

3.1.1系统微分方程29

3.1.2非线性微分方程线性化处理30

3.1.3机械系统的微分方程31

3.2系统的复域数学模型37

3.2.1传递函数37

3.2.2传递函数的零点、极点和增益39

3.2.3典型环节的传递函数39

3.3系统传递函数方框图48

3.3.1系统传递函数方框图48

3.3.2传递函数方框图的等效变换50

3.3.3传递函数方框图的简化52

3.4梅逊公式58

3.5系统的状态空间模型58

3.5.1状态变量与状态空间表达式58

3.5.2线性系统的状态方程59

3.5.3传递函数与状态空间表达式相互转化61

3.6本章小结62

3.7习题62

第4章 系统的时域分析65

4.1系统的时间响应及其组成65

4.1.1系统的时间响应65

4.1.2非齐次二阶线性微分方程的解及其解的组成65

4.1.3系统的时间响应组成66

4.2典型输入信号68

4.3一阶系统的时间响应69

4.3.1单位脉冲响应69

4.3.2单位阶跃响应70

4.3.3单位斜坡响应71

4.4二阶系统的时间响应72

4.4.1二阶系统的传递函数73

4.4.2二阶系统的特征根74

4.4.3二阶系统的单位脉冲响应75

4.4.4二阶系统的单位阶跃响应77

4.5系统时域性能指标80

4.5.1系统的时域指标定义80

4.5.2一阶系统的动态性能指标81

4.5.3二阶系统响应的动态性能指标83

4.6高阶系统的时域分析89

4.6.1典型三阶系统的单位阶跃响应90

4.6.2高阶系统的单位阶跃响应91

4.7系统的误差分析与计算92

4.7.1系统的误差与偏差93

4.7.2稳态误差94

4.7.3系统类型94

4.7.4静态误差系数与稳态误差95

4.7.5干扰作用下的稳态误差98

4.8本章小结103

4.9习题103

第5章 根轨迹法106

5.1根轨迹法概述106

5.1.1根轨迹的基本概念106

5.1.2根轨迹与系统性能108

5.1.3闭环零、极点与开环零、极点之间的关系109

5.1.4根轨迹方程111

5.2根轨迹绘制的基本法则112

5.2.1绘制根轨迹的基本法则112

5.2.2闭环极点的确定125

5.3广义根轨迹126

5.3.1参数根轨迹126

5.3.2添加开环零点的作用130

5.3.3零度根轨迹130

5.4系统性能的分析和设计135

5.4.1闭环零、极点与时间响应的关系135

5.4.2系统性能的定性分析138

5.4.3控制系统的复域设计139

5.5本章小结144

5.6习题144

第6章 系统的频率特性147

6.1频率特性147

6.1.1频率响应与频率特性147

6.1.2频率特性的求法149

6.1.3微分方《程、频率特性、传递函数之间的关系150

6.1.4频率特性的特点与作用151

6.2频率特性的极坐标图151

6.2.1频率特性的极坐标图151

6.2.2典型环节的Nyquist图152

6.2.3含有积分环节系统的Nyquist图157

6.2.4 Nyquist图的一般形状158

6.2.5机电系统的Nyquist图160

6.3频率特性的对数坐标图161

6.3.1频率特性的对数坐标图161

6.3.2典型环节的Bode图163

6.3.3典型环节Bode图的特点170

6.3.4绘制系统的Bode图的步骤171

6.3.5机电系统的Bode图173

6.4闭环频率特性与频域性能指标176

6.4.1闭环频率特性176

6.4.2频域性能指标176

6.5最小相位系统与非最小相位系统177

6.5.1最小相位系统与非最小相位系统177

6.5.2产生非最小相位系统的环节178

6.6本章小结179

6.7习题179

第7章 系统的稳定性182

7.1系统的稳定性182

7.1.1稳定性的概念182

7.1.2判别系统稳定性的基本原则183

7.2 Routh稳定判据185

7.2.1系统稳定的必要条件185

7.2.2系统稳定的充要条件186

7.3 Nyquist稳定判据189

7.3.1 Nyquist稳定判据简介189

7.3.2开环含有积分环节的系统稳定性分析192

7.3.3具有延时环节的系统的稳定性分析197

7.4 Bode稳定判据201

7.4.1 Nyquist图与Bode图的对应关系202

7.4.2正负穿越的概念203

7.4.3 Bode稳定判据203

7.5系统的相对稳定性205

7.5.1相位裕度与幅值裕度206

7.5.2条件稳定系统性208

7.6本章小结210

7.7习题211

第8章 系统的性能校正213

8.1控制系统的性能指标及校正213

8.1.1控制系统的时域和频域性能指标213

8.1.2系统性能校正214

8.2串联校正215

8.2.1增益调整校正215

8.2.2相位超前校正216

8.2.3相位滞后校正221

8.2.4相位滞后—超前校正226

8.3 PID校正230

8.3.1 PID控制规律231

8.3.2 PD调节器231

8.3.3 PI调节器233

8.3.4 PID调节器235

8.4反馈校正和顺馈校正236

8.4.1反馈校正237

8.4.2顺馈校正238

8.5本章小结239

8.6习题240

第9章 离散控制系统的分析和校正242

9.1概述242

9.2信号的采样与保持243

9.2.1信号的采样243

9.2.2采样定理245

9.2.3保持器247

9.3 Z变换与Z逆变换247

9.3.1 Z变换的定义248

9.3.2 Z变换的性质250

9.3.3 Z逆变换253

9.4离散控制系统的数学模型256

9.4.1线性常系数差分方程256

9.4.2差分方程的解257

9.4.3脉冲传递函数258

9.5离散控制系统的性能分析267

9.5.1离散控制系统的稳定性分析268

9.5.2离散控制系统的稳态误差分析273

9.5.3离散控制系统的动态响应分析274

9.6离散控制系统的校正与设计276

9.6.1数字控制器D（z）的脉冲传递函数276

9.6.2最少拍系统的设计与校正277

9.7本章小结283

9.8习题283

第10章 机械工程控制系统的计算机仿真与辅助设计285

10.1 MATLAB仿真软件简介285

10.1.1 MATLAB系统构成285

10.1.2 MATLAB桌面操作环境286

10.1.3 MATLAB程序设计289

10.2机械工程控制系统时域特性仿真291

10.2.1桥式起重机坐标系统291

10.2.2桥式起重机线性化模型292

10.2.3桥式起重机载荷摆动传递函数292

10.2.4桥式起重机传递函数频率特性仿真292

10.2.5 MATLAB源程序294

10.3机械工程控制系统频率特性仿真295

10.3.1桥式起重机传递函数295

10.3.2桥式起重机传递函数频率特性仿真295

10.3.3 MATLAB源程序296

10.4机械工程控制系统根轨迹仿真297

10.4.1绘制根轨迹的相关MATLAB函数297

10.4.2电磁驱动水压伺服机构及其线性化模型298

10.4.3电磁驱动水压伺服机构的根轨迹仿真299

10.4.4磁盘驱动读取系统的根轨迹仿真300

10.4.5未来超音速喷气式客机的根轨迹仿真301

10.5机械工程控制系统稳定性仿真302

10.5.1集中供热系统的数学模型303

10.5.2典型PID控制器303

10.5.3基于Nyquist准则设计PID控制器304

10.5.4集中供热系统的控制过程仿真305

10.5.5 MATLAB源程序307

10.6机械工程控制系统性能校正仿真307

10.6.1热处理炉的数学模型307

10.6.2典型PID控制器308

10.6.3基于Nyquist准则设计PI控制器309

10.6.4热处理炉的控制过程仿真310

10.6.5 MATLAB源程序311

主要符号说明312

索引313

参考文献315