機(jī)械工程控制基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》是按“機(jī)械工程與自動化”專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)編寫的，講述控制理論的基本原理及其在機(jī)械工程自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用?！稒C(jī)械工程控制基礎(chǔ)》共11章，第1～8章為經(jīng)典控制理論部分，主要介紹了自動控制的基本概念，控制系統(tǒng)在時域和頻域中的數(shù)學(xué)模型建立；分析了單輸入單輸出、線性、時不變系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差；闡述了線性控制系統(tǒng)的時域分析法、頻域分析法、根軌跡法以及設(shè)計校正方法。每章均有工程實例分析。第9章為離散控制系統(tǒng)部分；第10章為現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)部分；第11章為智能控制理論基礎(chǔ)部分。
《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》可作為機(jī)械工程及自動化冶金、化工、材料成型與控制等專業(yè)的教材，也可以供相關(guān)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

序前言第1章  緒論  1.1  機(jī)械工程的發(fā)展與控制理論的應(yīng)用  1.2  機(jī)械工程自動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理  1.3  機(jī)械自動控制系統(tǒng)的分類  1.4  對自動控制系統(tǒng)的基本要求  習(xí)題第2章  自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)  2.1  系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立  2.2  非線性數(shù)學(xué)模型的線性化  2.3  拉普拉斯變換    2.3.1  復(fù)數(shù)和復(fù)變函數(shù)    2.3.2  拉普拉斯變換及其逆變換的定義    2.3.3  典型時間函數(shù)的拉普拉斯變換    2.3.4  拉普拉斯變換的基本性質(zhì)    2.3.5  拉普拉斯反變換的應(yīng)用  2.4  傳遞函數(shù)    2.4.1  傳遞函數(shù)的定義    2.4.2  典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)  2.5  系統(tǒng)方框圖和信號流圖    2.5.1  系統(tǒng)方框圖的組成    2.5.2  環(huán)節(jié)的基本連接方式    2.5.3  方框圖的變換與簡化    2.5.4  系統(tǒng)的信號流圖及梅遜公式  2.6  工程實例中的數(shù)學(xué)模型與傳遞函數(shù)    2.6.1  工作臺位置自動控制系統(tǒng)    2.6.2  液壓伺服位置控制  習(xí)題第3章  控制系統(tǒng)的時域分析法  3.工典型輸入信號  3.2  一階系統(tǒng)的時間響應(yīng)    3.2.1  一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)    3.2.2  一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)    3.2.3  一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)  3.3  二階系統(tǒng)的時間響應(yīng)    3.3.1  二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)    3.3.2  二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)    3.3.3  二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)    3.3.4  二階系統(tǒng)時間響應(yīng)的性能指標(biāo)    3.3.5  二階系統(tǒng)計算舉例  3.4  高階系統(tǒng)的時間響應(yīng)分析  3.5  工程實例中的時域分析  習(xí)題第4章  控制系統(tǒng)的頻域分析法  4.1  頻率特性概述    4.1.1  頻率特性    4.1.2  頻率特性的求法    4.1.3  頻率特性的特點和作用    4.2  典型環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標(biāo)圖    4.2.1  極坐標(biāo)圖的概念    4.2.2  典型環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖  4.3  系統(tǒng)奈奎斯特圖的畫法  4.4  典型環(huán)節(jié)頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖    4.4.1  對數(shù)坐標(biāo)圖的概念    4.4.2  典型環(huán)節(jié)的Bode圖    4.4.3  繪制系統(tǒng)Bode圖的步驟  4.5  頻率特性的性能指標(biāo)  4.6  最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)  4.7  工程實例中的頻域分析  習(xí)題第5章  線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性  5.1  系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念及穩(wěn)定條件  5.2  代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)    5.2.1  赫爾維茨判據(jù)    5.2.2  勞斯判據(jù)    5.2.3  謝緒愷判據(jù)  5.3  幾何穩(wěn)定性判據(jù)    5.3.1  幅角原理    5.3.2  奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)    5.3.3  應(yīng)用奈奎斯特判據(jù)分析含有積分環(huán)節(jié)和延時環(huán)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性    5.3.4  根據(jù)B0de圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性  5.4  系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性  5.5  工程實例中的穩(wěn)定性分析    5.5.1  工作臺位置自動控制系統(tǒng)    5.5.2  液壓伺服位置控制  習(xí)題第6章  根軌跡法  6.1  根軌跡與系統(tǒng)特性  6.2  根軌跡的幅值條件和相角條件  6.3  繪制根軌跡的基本規(guī)則  6.4  Matlab根軌跡應(yīng)用舉例  習(xí)題第7章  控制系統(tǒng)的誤差分析和計算  7.1  系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念    7.1.1  系統(tǒng)復(fù)域誤差    7.1.2  系統(tǒng)時域穩(wěn)態(tài)誤差  7.2  系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算    7.2.1  系統(tǒng)的類型    7.2.2  系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)    7.2.3  靜態(tài)誤差系數(shù)    7.2.4  用B0de圖確定誤差常數(shù)    7.2.5  擾動引起的誤差  7.3  減小穩(wěn)態(tài)誤差的途徑  7.4  動態(tài)誤差系數(shù)  7.5  工程實例中的誤差分析    7.5.1  工作臺位置自動控制系統(tǒng)    7.5.2  液壓伺服位置控制  習(xí)題第8章  控制系統(tǒng)性能校正  8.1  概述  8.2  系統(tǒng)的性能指標(biāo)  8.3  系統(tǒng)閉環(huán)零點、極點的分布與系統(tǒng)性能的關(guān)系    8.3.1  系統(tǒng)單位階躍輸入響應(yīng)    8.3.2  閉環(huán)零點、極點的分布與系統(tǒng)性能的關(guān)系    8.3.3  利用主導(dǎo)極點估計系統(tǒng)性能指標(biāo)  8.4  并聯(lián)校正    8.4.1  反饋校正    8.4.2  順饋校正  8.5  串聯(lián)校正    8.5.1  Bode定理簡介及應(yīng)用    8.5.2  相位超前校正    8.5.3  相位滯后校正    8.5.4  相位滯后一超前校正  8.6  控制器類型    8.6.1  比例控制器(P)    8.6.2  比例積分控制器(PI)    8.6.3  比例微分控制器(PD)    8.6.4  比例積分微分控制器(PID)    8.6.5  有源相位超前控制器    8.6.6  有源相位滯后控制器    8.6.7  有源相位滯后超前控制器  8.7  按希望特性設(shè)計控制器    8.7.1  典型Ⅰ系統(tǒng)(二階希望特性系統(tǒng))    8.7.2  典型Ⅱ型系統(tǒng)(三階希望特性系統(tǒng))    8.7.3  按希望特性設(shè)計控制器的圖解法    8.7.4  按希望特性設(shè)計控制器的直接法  8.8  工程實例中的控制系統(tǒng)設(shè)計  習(xí)題第9章  離散控制系統(tǒng)  9.1  離散控制系統(tǒng)概述    9.1.1  離散信號    9.1.2  保持器  9.2  Z變換和Z反變換    9.2.1  Z變換的定義    9.2.2  Z變換的性質(zhì)    9.2.3  Z反變換  9.3  離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)    9.3.1  離散傳遞函數(shù)的求法    9.3.2  開環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)    9.3.3  閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)  9.4  離散系統(tǒng)的Z域分析    9.4.1  離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析    9.4.2  極點分布與瞬態(tài)響應(yīng)的關(guān)系    9.4.3  離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差  9.5  離散系統(tǒng)的校正與設(shè)計    9.5.1  模擬化設(shè)計法    9.5.2  離散設(shè)計法    9.5.3  PD數(shù)字控制器  習(xí)題第10章  現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)  10.1  系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立  10.2  系統(tǒng)的傳遞矩陣  1O.3  線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解法  10.4  線性系統(tǒng)的可控性與可觀測性    10.4.1  線性系統(tǒng)的可控性    10.4.2  線性系統(tǒng)的可觀測性  10.5  系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與輸出反饋  10.6  系統(tǒng)極點的配置  10.7  離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式    10.7.1  離散系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立    10.7.2  離散系統(tǒng)的傳遞矩陣  10.8  離散狀態(tài)方程的解  10.9  離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  10.10  離散系統(tǒng)的可控性與可觀測性  習(xí)題第11章  智能控制理論基礎(chǔ)  11.1  智能控制的結(jié)構(gòu)理論  11.2  學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)    11.2.1  學(xué)習(xí)控制的發(fā)展    11.2.2  學(xué)習(xí)控制的基本原理    11.2.3  學(xué)習(xí)控制的應(yīng)用舉例  11.3  模糊控制系統(tǒng)    11.3.1  模糊控制的理論基礎(chǔ)    11.3.2  模糊控制的基本原理    11.3.3  模糊控制的應(yīng)用舉例  11.4  專家控制系統(tǒng)    11.4.1  專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    11.4.2  專家系統(tǒng)的類型    11.4.3  專家控制系統(tǒng)的應(yīng)用舉例  11.5  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)    11.5.1  人工神經(jīng)元模型    11.5.2  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成    11.5.3  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法    11.5.4  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例  11.6  仿人智能控制    11.6.1  仿人智能控制的基本思想    11.6.2  仿人智能控制的原型算法    11.6.3  仿人智能控制器設(shè)計的基本步驟  習(xí)題部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

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《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》采取了理論與實際緊密結(jié)合的方法，具體做法是：首先給出具有代表性的自動控制系統(tǒng)的實例，提出在設(shè)計自動控制系統(tǒng)時要解決的關(guān)鍵問題，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定、快速和精確。然后給出解決這些關(guān)鍵問題的途徑，即學(xué)習(xí)相關(guān)的自動控制理論。最后應(yīng)用這些理論分析典型系統(tǒng)，讓讀者馬上看到所學(xué)理論的用處，同時也幫助讀者更深入地理解所學(xué)的理論。另外，為了進(jìn)一步幫助讀者鞏固所學(xué)的內(nèi)容，在每一章后面都有習(xí)題，在本書的最后按章給出了部分習(xí)題的參考答案?！稒C(jī)械工程控制基礎(chǔ)》可作為高年級本科生的專業(yè)課教材使用。

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