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第一部分 控制系统的设计与调整方法1

第一章 控制系统的设计要求1

1.1 控制系统的组成1

1.2 控制系统的技术指标2

1.3 控制方案的选择3

1.4 控制系统的稳态误差7

1.5 控制系统的动态误差9

1.5.1 动态误差系数9

1.5.2 时域动态指标12

1.5.3 闭环频域动态指标12

1.5.4 开环频域动态指标13

1.5.5 各种动态指标之间的关系14

1.6 控制系统的灵敏度24

参考文献26

第二章 控制系统部件的选择27

2.1 量测元件的选择27

2.1.1 位置量测元件28

2.1.2 速度量测元件29

2.2 执行电机的选择30

2.2.1 大功率的执行电机31

2.2.2 中小功率执行电机的选择34

2.2.3 几种执行电机的比较35

2.2.4 步进电机的选择36

2.2.5 低速力矩电机37

2.3 减速器的选择38

2.3.1 减速比的选择38

2.3.2 速比的分 配42

2.3.3 齿轮箱的安装43

2.4 功率放大器的选择44

2.4.1 晶体管功率放大器44

2.4.2 发电机-电动机系统49

2.4.3 交磁放大机52

2.4.4 其它功率放大器55

2.5 前置放大器55

参考文献57

第三章 控制系统的综合58

3.1 频率法58

3.1.1 低频段58

3.1.2 中频段61

3.1.3 高频段67

3.2 串联校正69

3.2.1 比例-微分 校正69

3.2.2 比例-积分 校正（PI校正）71

3.2.3 比例-积分 -微分 校正（PID校正）73

3.2.4 确定串联校正装置举例73

3.3并联校正77

3.3.1 速度反馈79

3.3.2 速度微分 反馈80

3.3.3 确定并联校正举例82

3.3.4 串联校正与并联校正的比较85

3.3.5 两种校正方法的综合应用及校正装置的局限性85

3.4 根轨迹法87

3.5 标准传递函数法98

3.5.1 按时间乘误差绝对值的积分 为极小时确定的标准传递函数98

3.5.2 按巴特渥斯（Butterworth）滤波器确定的标准传递函数99

3.5.3 按标准传递函数综合串联校正装置的举例101

3.6 复合控制方法102

3.6.1 实现不变性的结构条件——双通道原理103

3.6.2 复合控制系统的两种设计方法105

3.7 采用状态观测器综合控制系统109

3.8 采用鲁棒调节器综合控制系统112

3.9 提高系统快速性的讨论119

3.9.1 非线性控制方式119

3.9.2 阻尼方法120

3.9.3 非线性速度反馈121

3.9.4 提高系统快速性的措施121

参考文献127

第四章 控制系统的实验与调整128

4.1 环节特性的测试128

4.1.1 过渡过程法128

4.1.2 频率法134

4.1.3 模拟法135

4.2 闭环系统的调整136

4.2.1 反馈极性的判别136

4.2.2 排除干扰137

4.2.3 校正装置的调整138

4.2.4 非线性因素的影响138

4.3 闭环系统性能的测试139

4.4 频率特性的测试设备及其使用140

4.4.1 采用通用仪器测试频率特性140

4.4.2 超低频系列仪器141

4.4.3 BT-6频率特性测试仪142

4.4.4 7T08S信号处理机143

参考文献144

第二部分 典型控制系统145

第五章 位置控制系统145

5.1 具有电机扩大机-直流电动机的随动系统145

5.1.1 舰炮随动系统145

5.1.2 陆炮随动系统153

5.2 小功率位置随动系统159

5.2.4 角位移随动系统学习机159

5.2.2 具有交流力矩电机的位置控制系统161

5.2.3 电压-位移小功率随动系统166

5.3 复合控制的位置随动系统168

5.4 光栅刻机的数字定位控制系统173

5.4.1 光栅刻机173

5.4.2 静态刻划的数控系统174

参考文献178

第六章 速度控制系统179

6.1 直流电机调速系统179

6.2 锁相恒速系统187

6.3 具有状态观测器的调速系统192

参考文献195

第七章 恒值控制系统196

7.1 温度控制系统196

7.2 交流自动补偿调压器201

第八章 力平衡控制系统205

8.1 应用范围205

8.2 脉冲调宽功率放大器206

8.2.1 平台稳定回路中的脉冲调宽放大器207

8.2.2 数字控制系统中的脉冲调宽放大器211

8.3 加速度计控制线路215

8.3.1 加速度计的传递函数215

8.3.2 脉冲调宽线路的综合217

8.3.3 模拟式线路的综合220

8.4 陀螺仪的控制线路226

8.4.1 陀螺仪的传递函数226

8.4.2 陀螺仪的控制线路231

8.5 陀螺平台稳定系统239

8.5.1 单轴陀螺稳定平台239

8.5.2 三轴陀螺稳定平台的解耦245

8.6 静电和电磁支承系统247

8.6.1 电磁支承系统247

8.6.2 静电支承系统248

8.7 力平衡控制系统的大范围稳定性256

参考文献257

第三部分 控制系统的模拟与数字仿真258

第九章 控制系统的模拟258

9.1 模拟技术258

9.2 模拟机的构成及排题方法262

9.2.1 原始方程和机器方程262

9.2.2 结构模拟法267

9.2.3 比例尺的选择271

9.2.4 最大值的估计274

9.3 控制系统模拟的实例277

9.3.1 过渡过程的计算277

9.3.2 校正装置的选择278

参考文献280

第十章 控制系统的数字仿真281

10.1 基于微分方程求解的连续系统数字仿真281

10.2 基于矩阵指数运算的连续系统数字仿真292

10.2.1 状态方程的离散化293

10.2.2 离散化计算误差上限的估计294

10.2.3 改善离散化计算可靠性的措施295

10.2.4 计算程序298

10.2.5 计算举例306

10.3 面向结构图的连续系统仿真307

10.4 采样控制系统的仿真311

10.4.1 仿真计算方法311

10.4.2 计算程序313

10.4.3 程序使用说明及计算举例322

10.5 数字仿真语言326

10.5.1 概述326

10.5.2 ADSL/X仿真语言328

10.5.3 数据语句331

10.5.4 结构语句332

10.5.5 翻译控制语句333

10.5.6 执行控制语句334

10.5.7 输出控制语句334

10.5.8 ADSL/X的标准函数335

10.5.9 各种过程及函数335

10.5.10 应用举例338

10.5.11 附标准函数的格式及功能表342

参考文献347