機械控制入門

前言

機械和控制有史以來就密切相關。隨著控制技術的進步，能夠代替人類工作，提供對人有益信息的機械也在飛速發(fā)展著。而且，現(xiàn)今性能高、價格低的微機控制技術已幾乎滲透到所有行業(yè)的機械設備中。隨著微型計算機的發(fā)展，更高、更新的控制技術已在機械設備上得到了實際應用。不久的將來，可以說控制技術的好壞將決定機械產(chǎn)品的價值。但是，盡管控制技術的重要性越來越大，控制理論或控制技.術的掌握對學生和一般的機械工程技術人員來說仍舊很難。這是因為在控制工程學的教育中，作為必要的工具，一直過分強調(diào)所用數(shù)學的嚴謹性，并花費很多時間用于說明各種控制的分析方法，而在理論結(jié)果對實際機械控制系統(tǒng)的設計能起到什么作用的說明方面所花費的時間則很少。應用在實際控制系統(tǒng)的控制理論其實并不深奧?，F(xiàn)在應用的理論幾乎都是初級的基礎知識。本書對控制理論的說明盡量限制在必要的最小限度內(nèi)，而把重點放在如何將理論應用到實際的機械控制系統(tǒng)的設計和該理論怎樣起作用的說明方面。在傳統(tǒng)的控制工程學教科書或參考書中，已有大量的篇幅解說各種控制理論方法，因而在本書中，對這些方法的說明僅以關鍵詞的方式歸納成一章，而把更多的篇幅用于盡量多舉一些機械控制系統(tǒng)的實例。對基礎理論如何應用于實際機械控制系統(tǒng)的設計中這一問題，盡量采用通俗易懂的說明。

內(nèi)容概要

本套叢書系引進歐姆出版社原版翻譯版權出版的中文版系列?；竞w了應用電子技術進行機械控制這一新興學科的全部知識。內(nèi)容簡潔、精練、重點突出、注重基本概念和基本原理的闡述。    本書共分為7章，介紹了機械控制的基本概念、構(gòu)成要素，并采用通俗易懂的方式、通過對機械控制系統(tǒng)實例的講解，使讀者全面理解基本的控制理論在機械系統(tǒng)中的作用。    本書實用性強，可作為高校機械類專業(yè)的本、?？茖W生及研究生的教學參考書或教材也適用于函授或自學，對于從事機電一體化方面的科技人員有較高的參考價值。

作者簡介

作者：（日本）末松良一 編者：（日本）雨宮好文雨宮好文1944年東京工業(yè)大學電氣工學科畢業(yè)1946年鐵道技術研究所工作1957年工學博士1970年名古屋大學教授1985年千葉工業(yè)大學教授現(xiàn)在名古屋大學名譽教授金澤工業(yè)大學教授末松良一1971年名古屋大學大學院工學研究科博士課程結(jié)業(yè)1974年工學博士現(xiàn)在名古屋大學工學部機械工學教授

書籍目錄

第1章  機械控制  1.1  自動控制工程學與機械控制  1.2  機械控制與機械的進步  1.3  機械工程技術人員和控制工程學第2章  機械控制系統(tǒng)的基本組成  2.1  控制系統(tǒng)信號的傳遞    2.1.1  具有單向信號的控制系統(tǒng)    2.1.2  具有反饋信號的控制系統(tǒng)    2.1.3  前饋控制與反饋控制  2.2  控制裝置的結(jié)構(gòu)要素    2.2.1  微型電子計算機    2.2.2  傳感器    2.2.3  傳動裝置第3章  機械控制的關鍵詞8選  3.1  控制系統(tǒng)的數(shù)學描述  3.2  傳遞函數(shù)  3.3  特征方程/特征根  3.4  根軌跡法  3.5  狀態(tài)變量/狀態(tài)方程  3.6  可控制法/可觀測性  3.7  狀態(tài)反饋  3.8  矩陣特征值/極點配置法第4章  雷達天線速度/位置的控制  4.1  天線控制系統(tǒng)的構(gòu)成    4.1.1  組成環(huán)節(jié)的單元    4.1.2  系統(tǒng)的數(shù)學模型    4.1.3  方框圖和傳遞函數(shù)  4.2  控制指標  4.3  速度控制系統(tǒng)的設計  4.4  天線位置控制系統(tǒng)的設計    4.4.1  僅有位置反饋    4.4.2  （位置+速度）的反饋    4.4.3  方框圖和特征方程    4.4.4  隨系數(shù)α變化的根軌跡    4.4.5  用仿真法確認性能指標  4.5  問題與解答第5章  倒立振子/臺車系統(tǒng)的控制  5.1  數(shù)學模型的線性化  5.2  狀態(tài)方程和輸出方程  5.3  可控制性和可觀測性的判斷  5.4  狀態(tài)反饋  5.5  根據(jù)極點配置法確定反饋系數(shù)    5.5.1  系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)特征根    5.5.2  極點配置法原理    5.5.3  特征根和反饋系數(shù)的確定  5.6  仿真結(jié)果的分析    5.6.1  初始狀態(tài)振子角度傾斜時的時間響應    5.6.2  寢狀態(tài)臺車偏移基準位置時的時間響應    5.6.3  用極點配置法求得的三種反饋系數(shù)的時間響應  5.7  問題與解答第6章  倒立振子控制系統(tǒng)的制作第7章  機器人柔性手臂的控制參考文獻附錄

章節(jié)摘錄

插圖：由于引用了控制裝置的動力源，使適應控制對象特性的更新的控制方法變成可能。可以用微分方程組描述控制對象和控制裝置的特性，為解開此微分方程組，需了解控制系統(tǒng)的全部特性。為了得到更好的控制性能，采用什么樣的控制方法好呢？對此進行了理論研究。研究在標準輸入信號作用下系統(tǒng)的響應特性，這在船舶操縱和飛機操縱等方面得到了廣泛的應用。在分析和設計控制系統(tǒng)時，很時興采用此方法。另外，由于電子、通信工程學的發(fā)展，遙控（遠距離操縱）機械裝置也變成現(xiàn)實。機械已不是純機械結(jié)構(gòu)了，為達到工作目的，多是與電氣、電子裝置結(jié)合在一起。在控制工程學中，也采用了通信工程學的手法（頻率響應法、奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)等），逐步形成了自己的方式。這樣，到了1950年左右，控制工程學和實際的機械控制已經(jīng)密切相關，并相互促進著。但從這時候起，控制工程學盛行的研究理論和實際的機械控制方法產(chǎn)生了距離。數(shù)學家們對控制理論有興趣，開始研究以最優(yōu)控制、自適應控制、學習控制等為目標的現(xiàn)代控制理論。因此，其理論必將高度數(shù)學化，一般的技術人員要把其理論應用到工程中就變得非常困難。

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