機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制及輔助設(shè)計(jì)

內(nèi)容概要

　　本書對(duì)機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制的基本理論和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了比較全面的介紹，內(nèi)容主要包括：機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制的一般概念、分類和組成，機(jī)電系統(tǒng)的建模方法，信號(hào)采樣與保持，采樣控制理論，計(jì)算機(jī)離散控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)描述，數(shù)字PID控制算法，數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)及離散化設(shè)計(jì)方法，基于現(xiàn)代控制理論的離散狀態(tài)空間設(shè)計(jì)方法，基于MATLAB的機(jī)電控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)，以及控制系統(tǒng)特性的仿真分析。

書籍目錄

第1章 概論
　1.1 機(jī)電系統(tǒng)的概念及研究?jī)r(jià)值
　1.2 機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制的概念及組成
　1.3 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展
第2章 機(jī)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
　2.1 微分方程式的建立
　　2.1.1 建立系統(tǒng)微分方程式的一般步驟
　　2.1.2 典型系統(tǒng)微分方程的建立
　2.2 線性微分方程的拉普拉斯變換求解方法
　　2.2.1 拉普拉斯變換的定義
　　2.2.2 常用函數(shù)的拉普拉斯變換
　　2.2.3 拉普拉斯變換基本定理
　　2.2.4 拉普拉斯反變換
　　2.2.5 用拉普拉斯變換求解線性微分方程
　2.3 傳遞函數(shù)與方框圖
　　2.3.1 傳遞函數(shù)的定義
　　2.3.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)
　　2.3.3 簡(jiǎn)單方框圖的傳遞函數(shù)
　2.4 狀態(tài)空間模型
　　2.4.1 狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
　　2.4.2 狀態(tài)空間分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)
　　小結(jié)
　　習(xí)題
第3章 線性離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
　3.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換
　　3.1.1 信號(hào)的采樣
　　3.1.2 采樣定理及采樣周期的選擇
　　3.1.3 采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)與采樣保持器
　3.2 Z變換與Z反變換
　　3.2.1 Z變換的定義
　　3.2.2 Z變換的基本定理
　　3.2.3 Z反變換
　3.3 差分方程及求解
　　3.3.1 差分方程
　　3.3.2 用Z變換求解差分方程
　3.4 脈沖傳遞函數(shù)
　　3.4.1 脈沖傳遞函數(shù)的概念
　　3.4.2 開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)
　　3.4.3 閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)
　　小結(jié)
　　習(xí)題
第4章 控制系統(tǒng)性能指標(biāo)描述
　4.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能及其指標(biāo)
　　4.1.1 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　　4.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性
　　4.1.3 動(dòng)態(tài)指標(biāo)
　　4.1.4 穩(wěn)態(tài)指標(biāo)
　　4.1.5 綜合指標(biāo)
　4.2 線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
　　4.2.1 Z平面的穩(wěn)定性條件
　　4.2.2 朱利（Jury）穩(wěn)定判據(jù)
　　4.2.3 雙線性變換的勞斯（Routh）穩(wěn)定判據(jù)
　4.3 線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
　4.4 線性離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
　4.5 線性離散系統(tǒng)的根軌跡分析法
　　4.5.1 根軌跡圖
　　4.5.2 Z平面上的等阻尼線
　4.6 線性離散系統(tǒng)的頻率特性分析法
　　4.6.1 對(duì)數(shù)頻率特性
　　4.6.2 極坐標(biāo)頻率特性
　　小結(jié)
　　習(xí)題
第5章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)
　5.1 概述
　5.2 數(shù)字控制器的等價(jià)離散化設(shè)計(jì)
　　5.2.1 各種離散化方法
　　5.2.2 各種離散方法的比較
　5.3 對(duì)數(shù)頻率特性法校正
　5.4 數(shù)字PID控制
　　5.4.1 模擬PID控制規(guī)律的離散化
　　5.4.2 PID控制器的脈沖傳遞函數(shù)
　　5.4.3 PID控制器參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響
　　5.4.4 PID控制規(guī)律的選擇
　　5.4.5 PID控制算法的改進(jìn)
　　5.4.6 PID控制參數(shù)的確定
　　小結(jié)
　　習(xí)題
第6章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì)
　6.1 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)法
　　6.1.1 數(shù)字控制器的解析設(shè)計(jì)法
　　6.1.2 時(shí)間最優(yōu)控制系統(tǒng)
　　6.1.3 有限拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　6.1.4 有限拍無紋波設(shè)計(jì)的改進(jìn)
　　6.1.5 擾動(dòng)系統(tǒng)的有限拍設(shè)計(jì)
　　6.1.6 時(shí)間最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)小結(jié)
　6.2 純滯后對(duì)象的控制
　　6.2.1 大林算法
　　6.2.2 純滯后補(bǔ)償（Smith預(yù)估）控制
　　小結(jié)
　　習(xí)題
第7章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)
　7.1 線性離散系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間表達(dá)式
　　7.1.1 離散狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
　　7.1.2 線性離散系統(tǒng)的Z特征方程及Z傳遞矩陣
　　7.1.3 線性離散系統(tǒng)離散狀態(tài)方程的求解
　7.2 線性離散系統(tǒng)的可控性及可觀測(cè)性
　　7.2.1 離散系統(tǒng)的可控性
　　7.2.2 離散系統(tǒng)的可觀測(cè)性
　7.3 離散狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法
　7.4 極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)法
　7.5 狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)
　7.6 降階觀測(cè)器
　7.7 線性定常離散系統(tǒng)二次型最優(yōu)控制
　　7.7.1 最優(yōu)控制的基本概念
　　7.7.2 線性二次型最優(yōu)控制
　　小結(jié)
　　習(xí)題
第8章機(jī)電控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)
　8.1 機(jī)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換方法
　　8.1.1 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
　　8.1.2 系統(tǒng)模型的相互轉(zhuǎn)換
　　8.1.3 系統(tǒng)狀態(tài)方程的變換與實(shí)現(xiàn)
　　8.1.4 控制系統(tǒng)模型的建立與典型連接
　8.2 連續(xù)線性系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)
　　8.2.1 根軌跡方程
　　8.2.2 用MATLAB繪制極軌跡
　　8.2.3 根軌跡設(shè)計(jì)工具
　8.3 線性系統(tǒng)頻率特性與奈奎斯特圖
　　8.3.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
　　8.3.2 利用奈奎斯特圖來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量
　　8.3.3 利用MATLAB繪制奈奎斯特（Nyquist）曲線
　　8.3.4 幅值裕量與相位裕量
　8.4 線性系統(tǒng)的伯德圖分析
　　8.4.1 伯德圖
　　8.4.2 伯德圖的漸近線
　　8.4.3 由伯德圖判定系統(tǒng)穩(wěn)定性
　　8.4.4 應(yīng)用MATLAB函數(shù)繪制伯德圖
　8.5 基于復(fù)域與顧域的線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正
　　8.5.1 串聯(lián)超前/滯后補(bǔ)償器設(shè)計(jì)
　　8.5.2 比例積分微分（PID）控制
　8.6 離散系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真
　　8.6.1 離散系統(tǒng)的分析
　　8.6.2 離散系統(tǒng)的仿真
第9章機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的計(jì)算機(jī)仿真
　9.1 概述
　9.2 面向微分方程的連續(xù)系統(tǒng)仿真與MATLAB實(shí)現(xiàn)
　　9.2.1 基于ode函數(shù)的面向微分方程的系統(tǒng)仿真
　　9.2.2 基于M函數(shù)的面向微分方程的系統(tǒng)仿真
　9.3 面向傳遞函數(shù)的連續(xù)系統(tǒng)仿真
　　9.3.1 面向傳遞函數(shù)的系統(tǒng)仿真
　　9.3.2 面向傳遞函數(shù)的系統(tǒng)仿真的MATLAB實(shí)現(xiàn)
　9.4 面向結(jié)構(gòu)圖的連續(xù)系統(tǒng)仿真
　　9.4.1 基于典型環(huán)節(jié)的系統(tǒng)仿真
　　9.4.2 基于Connect連接函數(shù)的系統(tǒng)仿真
　9.5 MATLAB中的系統(tǒng)仿真工具Simulink應(yīng)用
　　9.5.1 Simulink應(yīng)用簡(jiǎn)介
　　9.5.2 S Function（S函數(shù)）應(yīng)用

章節(jié)摘錄

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)是機(jī)電一體化專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程是使“控制工程基礎(chǔ)”與“微機(jī)原理及接口技術(shù)”兩門課程相互銜接的一門基礎(chǔ)理論課程。由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、金融、國(guó)防等國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門，因此有關(guān)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的知識(shí)，也成為機(jī)電一體化復(fù)合型人材的必備知識(shí)。作為教材，本書在論述中力求簡(jiǎn)明扼要，前后連貫；在內(nèi)容安排上，以系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)為主線。

編輯推薦

《普通高等教育"十二五"機(jī)電類規(guī)劃教材:機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制及輔助設(shè)計(jì)》計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)是機(jī)電一體化專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程是使“控制工程基礎(chǔ)”與“微機(jī)原理及接口技術(shù)”兩門課程相互銜接的一門基礎(chǔ)理論課程。    《普通高等教育"十二五"機(jī)電類規(guī)劃教材:機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制及輔助設(shè)計(jì)》在講述控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法時(shí)，從分析、設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)所需要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)出發(fā)，將理論分析的系統(tǒng)性與目的性密切結(jié)合起來，以便讀者利用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。同時(shí)，《普通高等教育"十二五"機(jī)電類規(guī)劃教材:機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制及輔助設(shè)計(jì)》注意理論分析與設(shè)計(jì)方法的緊密結(jié)合，對(duì)基礎(chǔ)理論的描述由淺入深、由簡(jiǎn)到繁，力求給讀者以清晰的物理概念，使讀者既能掌握理論分析的方法，又能從事系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。

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