機(jī)械工程控制基礎(chǔ)

前言

本書是在編者二十幾年教學(xué)和科研工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)同類教材的經(jīng)驗(yàn)并吸收國內(nèi)有關(guān)本課程領(lǐng)域內(nèi)最新的教學(xué)和科研成果，精心組織編寫而成。本書作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課教材，力求在闡述控制工程論的基本概念、基本知識(shí)和基本方法的基礎(chǔ)上，密切結(jié)合工程實(shí)際，突出重點(diǎn)，使讀者對經(jīng)典控制論有較全面的了解。在論述上力求做到概念準(zhǔn)確，層次清晰，深入淺出，易教易學(xué)。全書取材新穎，舍棄陳舊的內(nèi)容。每章都盡量采用MATLAB等分析和計(jì)算軟件，給出分析和計(jì)算的程序和實(shí)例，使讀者通過這些實(shí)例，加深對經(jīng)典控制理論的理解。全書共分9章，包括緒論、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)間特性分析法、頻率特性分析法、根軌跡法、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的誤差分析與計(jì)算、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正、計(jì)算機(jī)采樣控制系統(tǒng)等。本書適用于普通工科院校機(jī)械類各專業(yè)，也適用于其他各類成人高校、職業(yè)技術(shù)學(xué)院、電大、自學(xué)考試有關(guān)專業(yè)，并可供從事自動(dòng)控制和控制工程的科技工作者參考。全書由大連工業(yè)大學(xué)祝守新、大連理工大學(xué)邢英杰、長春工業(yè)大學(xué)韓連英擔(dān)任主編。參加本書編寫的有：祝守新（第1、2、3章及全書各章習(xí)題和參考答案）、韓連英（第4章）、大連理工大學(xué)唐樹森（第5章）、長春工業(yè)大學(xué)蓋克榮(第6章）、大連理工大學(xué)邢英杰、孫晶（第7、8章）及徐中、孫偉（第9章）。全書由浙江大學(xué)陳鷹教授主審。在本書的編寫過程中引用了書后有關(guān)文獻(xiàn)中的材料和思想，謹(jǐn)向這些文獻(xiàn)的作者表示謝意。由于編者的水平，書中的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，懇切希望讀者和專家批評指正。

內(nèi)容概要

本書介紹工程上廣為應(yīng)用的經(jīng)典控制論中信息處理和系統(tǒng)分析與綜合的基本方法。全書共分9章，分別為：緒論、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)間特性分析法、頻率特性分析法、根軌跡法、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的誤差分析與計(jì)算、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正、計(jì)算機(jī)采樣控制系統(tǒng)。    本書的特點(diǎn)是在論述上注意深入淺出，精講多練，簡潔實(shí)用，每章都采用MATLAB軟件對系統(tǒng)進(jìn)行分析和計(jì)算。    本書適用于高等學(xué)校機(jī)械工程及自動(dòng)化以及機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等專業(yè)大學(xué)本科生教材，也可供有關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章　緒論　1.1　機(jī)械工程控制理論研究的對象與任務(wù)　1.2　系統(tǒng)的基本概念　1.3　對控制系統(tǒng)的基本要求　1.4　本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法　習(xí)題第2章　系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　2.1　引言　2.2　線性微分方程式的建立　2.3　非線性系統(tǒng)的線性化　2.4　拉普拉斯變換　2.5　傳遞函數(shù)　2.6　方塊圖及其應(yīng)用　2.7　信號流程圖及梅遜公式　2.8　利用MATLAB語言進(jìn)行部分分式展開　習(xí)題第3章　時(shí)間特性分析法　3.1　時(shí)間響應(yīng)與典型輸入信號　3.2　一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)　3.3　二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)　3.4　高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)　3.5　時(shí)間特性的計(jì)算機(jī)求解　習(xí)題第4章　頻率特性分析法　4.1　頻率特性的基本概念　4.2　頻率特性表示法　4.3　典型環(huán)節(jié)的頻率特性　4.4　控制系統(tǒng)開環(huán)伯德圖和最小相位系統(tǒng)　4.5　閉環(huán)頻率特性　4.6　由實(shí)測頻率特性曲線確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)　4.7　用MATLAB語言計(jì)算頻率特性　習(xí)題第5章　根軌跡法第6章　控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析第7章　控制系統(tǒng)的誤差分析與計(jì)算第8章　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正第9章　計(jì)算機(jī)采樣控制系統(tǒng)部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章 緒論在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，自動(dòng)控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化中起著重要的作用，除了在宇宙飛船系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)等領(lǐng)域中，自動(dòng)控制具有關(guān)鍵的作用之外，它已成為現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的組成部分。例如，在制造工業(yè)的數(shù)控機(jī)床的控制中，在航空和航天工業(yè)的自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以及在汽車工業(yè)的小汽車和大卡車設(shè)計(jì)中，自動(dòng)控制都是必不可少的。此外，在過程控制工業(yè)中，對壓力、溫度、黏度和流量等工業(yè)操作過程，自動(dòng)控制也是不可缺少的。自動(dòng)控制理論和實(shí)踐的不斷發(fā)展，為人們提供了獲得動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最佳性能的方法，提高了生產(chǎn)率，并且使人們從繁重的體力勞動(dòng)和大量重復(fù)性的手工操作中解放出來。因此，自動(dòng)控制理論是大多數(shù)工程技術(shù)人員和科技工作者必備的知識(shí)。自動(dòng)控制理論主要由經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論組成。經(jīng)典控制理論是在復(fù)數(shù)域中以傳遞函數(shù)概念為基礎(chǔ)的理論體系，主要研究單輸入、單輸出、線性定常系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。現(xiàn)代控制理論是在時(shí)間域中以狀態(tài)方程概念為基礎(chǔ)的理論體系，主要研究具有高性能、高精度的多輸入一多輸出系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可以是線性的或非線性的、定常的或時(shí)變的、連續(xù)的或離散的、確定型的或隨機(jī)型的。智能控制理論是一類無需人的干預(yù)就能夠獨(dú)立驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制理論體系，主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，主要研究具有不確定性的模型、高度非線性及復(fù)雜任務(wù)要求的系統(tǒng)。經(jīng)典控制理論是自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)。它在工業(yè)和運(yùn)輸領(lǐng)域，包括機(jī)械、化工、能源、交通、輕工甚至國防等大多數(shù)實(shí)際工程中有著重要的位置，很多工程問題還需要它來解決。經(jīng)典控制理論仍不失為解決工程問題的基本方法，因此本書將主要介紹經(jīng)典控制理論即控制工程基礎(chǔ)?，F(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的主要方向是探求最大效益、最低成本、最高產(chǎn)品質(zhì)量、最低能耗及最大可靠性等最佳狀態(tài)，對于機(jī)械系統(tǒng)和過程(如生產(chǎn)過程、切削過程、鍛壓、焊接及熱處理過程等)也要求最佳控制。因此，控制理論基礎(chǔ)在機(jī)械系統(tǒng)以及機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，得到了廣泛的應(yīng)用，從而形成了一門新型科學(xué)“機(jī)械工程控制理論”。機(jī)械工程控制理論是研究以機(jī)械工程技術(shù)為對象的控制理論問題。具體地講，是研究在這一工程領(lǐng)域中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題，也就是研究系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。學(xué)習(xí)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)要解決兩個(gè)問題：一是如何分析某個(gè)給定控制系統(tǒng)的工作原理、穩(wěn)定性和過渡過程品質(zhì)；二是如何根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。前者主要是分析系統(tǒng)，后者是綜合與設(shè)計(jì)。

編輯推薦

《普通高等院校機(jī)電類規(guī)劃教材·機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》適用于高等學(xué)校機(jī)械工程及自動(dòng)化以及機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等專業(yè)大學(xué)本科生教材，也可供有關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。

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