控制工程基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

本書結(jié)合機械大類備專業(yè)及相近專業(yè)的發(fā)展和教學(xué)需要，較為系統(tǒng)地介紹了機械控制工程的基本內(nèi)容。全書由3個模塊組成，即經(jīng)典控制理論（第1 ～7章）、離散控制系統(tǒng)（第8章）、現(xiàn)代控制理論（第9章）。各模塊基本獨立，其中經(jīng)典控制理論為基本部分。全書共分9章，主要內(nèi)容有緒論、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法、控制系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的綜合與校正、離散控制系統(tǒng)、線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合。本書內(nèi)容豐富，敘述深入淺出，既注重理論的系統(tǒng)性，也注重方法的實用性，力圖做到將機械大類各專業(yè)的通用性要求與各個學(xué)校的具體要求有機地結(jié)合。　　本書既可作為高等院校機械大類、近機類、能源類各本科專業(yè)的控制工程課程教材，也可作為從事控制工程的專業(yè)技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 控制工程概述　　1.1.1 控制系統(tǒng)的基本概念　　1.1.2 控制系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用　1.2 控制系統(tǒng)的分類　　1.2.1 按反饋情況分類　　1.2.2 按輸入信號變化規(guī)律分類　　1.2.3 按系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述分類　　1.2.4 按系統(tǒng)內(nèi)部的信號特征分類　1.3 對控制系統(tǒng)的基本要求　　1.3.1 穩(wěn)定性　　1.3.2 快速性　　l.3.3 精確性　習(xí)題第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　2.1 系統(tǒng)的微分方程　　2.1.1 列寫微分方程的一般方法　　2.1.2 控制系統(tǒng)微分方程的列寫　2.2 拉氏變換　　2.2.1 拉氏變換的定義　　2.2.2 拉氏變換定理　　2.2.3 拉氏反變換　2.3 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　　2.3.1 傳遞函數(shù)的定義　　2.3.2 傳遞函數(shù)的基本性質(zhì)　　2.3.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)　2.4 系統(tǒng)的框圖及其簡化　　2.4.1 繪制系統(tǒng)框圖的一般步驟　　2.4.2 框圖的連接方式　　2.4.3 框圖的簡化　2.5 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　　2.5.1 開環(huán)傳遞函數(shù)　　2.5.2 給定輸入作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)　　2.5.3 擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)　2.6 信號流圖和梅遜公式　　2.6.1 信號流圖　　2.6.2 梅遜公式　習(xí)題第3章 控制系統(tǒng)的時域分析　3.1 時問響應(yīng)以及典型輸入信號　　3.1.1 時間響應(yīng)的概念　　3.1.2 典型輸入信號　3.2 一階系統(tǒng)的時域分析　　3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　　3.2.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)　　3.2.3 一階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)　3.3 二階系統(tǒng)的時域分析　　3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　　3.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)　　3.3.3 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標　　3.3.4 二階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)　3.4 高階系統(tǒng)的時域分析　　3.4.1 高階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)　　3.4.2 閉環(huán)主導(dǎo)極點　　3.4.3 高階系統(tǒng)階躍性能指標估算　3.5 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析　　3.5.1 偏差及穩(wěn)態(tài)誤差的概念　　3.5.2 系統(tǒng)的類型和偏差系數(shù)　　3.5.3 典型輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差　　3.5.4 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差　　3.5.5 提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的措施　習(xí)題第4章 根軌跡法　4.1 根軌跡的基本概念　　4.1.1 根軌跡　　4.1.2 根軌跡方程、相角條件及幅值條件　4.2 繪制根軌跡的基本規(guī)則　4.3 廣義根軌跡　　4.3.1 參數(shù)根軌跡　　4.3.2 零度根軌跡　4.4 利用根軌跡法進行系統(tǒng)性能分析　習(xí)題第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析　5.1 頻率特性概述　　5.1.1 頻率特性的基本概念　　5.1.2 頻率特性的求取方法　　5.1.3 頻率特性分析法的特點　5.2 頻率特性的極坐標圖（奈奎斯特圖）　　5.2.1 極坐標圖的基本概念　　5.2.2 典型環(huán)節(jié)的極坐標圖　　5.2.3 極坐標圖的一般畫法　5.3 頻率特性的對數(shù)坐標圖（波特圖）　　5.3.1 對數(shù)坐標圖的基本概念　　5.3.2 典型環(huán)節(jié)的對數(shù)坐標圖　　5.3.3 對數(shù)坐標圖的一般畫法　　5.3.4 最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)　5.4 頻域性能指標與時域性能指標間的關(guān)系　　5.4.1 閉環(huán)頻率特性及其性能指標　　5.4.2 二階系統(tǒng)時域響應(yīng)與頻域響應(yīng)的關(guān)系　習(xí)題第6章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　6.1 代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)　　6.1.1 穩(wěn)定性的基本概念　　6.1.2 系統(tǒng)穩(wěn)定的條件　　6.1.3 勞斯（Routh）穩(wěn)定性判據(jù)　6.2 頻域穩(wěn)定性判據(jù)　　6.2.1 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)　　6.2.2 對數(shù)頻率特性穩(wěn)定性判據(jù)　6.3 系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性　　6.3.1 相位裕量　　6.3.2 幅值裕量　習(xí)題第7章 控制系統(tǒng)的綜合和校正　7.1 系統(tǒng)校正的基本概念　　7.1.1 系統(tǒng)的性能指標　　7.1.1 校正的概念　　7.1.3 校正的分類　7.2 校正方法和校正裝置的設(shè)計　　7.2.1 超前校正　　7.2.2 滯后校正　　7.2.3 滯后超前校正　　7.2.4 PID調(diào)節(jié)器　　7.2.5 反饋校正　習(xí)題第8章 離散控制系統(tǒng)　8.1 有關(guān)離散控制系統(tǒng)的基本概念　8.2 信號的采樣、保持及轉(zhuǎn)換　　8.2.1 采樣過程　　8.2.2 采樣定理　　8.2.3 零階保持器　　8.2.4 A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換　　8.3 Z變換及其反變換　　8.3.1 Z變換　　8.3.2 Z反變換　8.4 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　　8.4.1 差分方程及其解法　　8.4.2 脈沖傳遞函數(shù)　8.5 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　　8.5.1 [s]平面到[Z]平面的映射　　8.5.2 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件　　8.5.3 w變換及基于w變換的離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析　8.6 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析　　8.6.1 離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算方法　　8.6.2 離散系統(tǒng)的類型與穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)　8.7 離散系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析　　8.7.1 瞬態(tài)響應(yīng)分析方法　　8.7.2 采樣器和零階保持器對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響　　8.7.3 閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)極點分布與系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的關(guān)系　習(xí)題第9章 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合　9.1 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式　　9.1.1 狀態(tài)空間表達式及模擬結(jié)構(gòu)圖　　9.1.2 建立狀態(tài)空間表達式　　9.1.3 傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間表達式的等價轉(zhuǎn)換　　9.1.4 狀態(tài)空間表達式變換為對角線和約旦標準型　9.2 控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的解 　　9.2.1 齊次狀態(tài)方程的解　　9.2.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣（矩陣指數(shù)函數(shù)）　　9.2.3 非齊次狀態(tài)方程的解　9.3 控制系統(tǒng)的能控性與能觀性　　9.3.1 能控性的定義及判別準則　　9.3.2 能觀性的定義及判別準則　　9.3.3 能控性與能觀性的對偶關(guān)系　　9.3.4 能控標準型與能觀標準型　　9.3.5 系統(tǒng)的規(guī)范分解　9.4 狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器　　9.4.1 狀態(tài)反饋　　9.4.2 狀態(tài)觀測器　　9.4.3 帶狀態(tài)觀測器的閉環(huán)控制系統(tǒng)　習(xí)題參考文獻

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