機械工程控制基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

由劉玉山主編的《機械工程挖掘基礎(chǔ)》以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)，主要講述控制工程的基本概念、基本原理以及MATLAB軟件在控制系統(tǒng)分析與設(shè)計中的應(yīng)用。內(nèi)容包括系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時域分析、頻域分析、根軌跡分析、系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及系統(tǒng)校正設(shè)計等部分。本書注重控制理論在機械工程中的應(yīng)用，配有適量的工程實例，各章均配有習(xí)題，并在書后附有部分習(xí)題的參考答案。
《機械工程挖掘基礎(chǔ)》可作為機械設(shè)計制造及自動化、機電一體化和數(shù)控技術(shù)等專業(yè)的高職學(xué)生教材，也可供相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1　緒論
　1.1　機械工程控制論概述
　　1.1.1　控制理論的產(chǎn)生與發(fā)展
　　l.1.2　本課程的研究對象
　1.2　控制系統(tǒng)的一般概念
　　1.2.1　控制和控制系統(tǒng)
　　1.2.2　控制系統(tǒng)的分類
　　1.2.3　自動控制系統(tǒng)的組成
　1.3　控制系統(tǒng)的基本要求
　1.4　課程的特點及學(xué)習(xí)方法
　本章小結(jié)
　思考題與習(xí)題
2　系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
　2.1　系統(tǒng)的微分方程
　　2.1.1　系統(tǒng)微分方程的建立
　　2.1.2　微分方程建立舉例
　2.2　傳遞函數(shù)
　　2.2.1　傳遞函數(shù)的定義
　　2.2.2　傳遞函數(shù)的性質(zhì)
　　2.2.3　典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
　2.3　系統(tǒng)方框圖及其簡化
　　2.3.1　系統(tǒng)方框圖的組成
　　2.3.2　系統(tǒng)方框圖的建立
　　2.3.3　系統(tǒng)方框圖的簡化
　2.4　系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)舉例
　2.5　MATIJAB在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的應(yīng)用
　　2.5.1　傳遞函數(shù)在MATLAB中的表達(dá)形式
　　2.5.2　將以多項式表示的傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換成零極點形式
　　2.5.3　傳遞函數(shù)的模型簡化
　本章小結(jié)
　思考題與習(xí)題
3　時域分析
　3.1　概述
　　3.1.1　典型輸入信號
　　3.1.2　時間響應(yīng)
　3.2　一階系統(tǒng)的時間響應(yīng)
　　3.2.1　一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
　　3.2.2　一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
　3.3　二階系統(tǒng)的時間響應(yīng).
　　3.3.1　二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)
　　3.3.2　不同阻尼比下的階躍響應(yīng)
　3.4　二階系統(tǒng)響應(yīng)的性能指標(biāo)
　　3.4.1　上升時間tr
　　3.4.2　峰值時間tp
　　3.4.3　最大超調(diào)量δ
　　3.4.4　調(diào)節(jié)時間ts
　　3.4.5　振蕩次數(shù)N
　3.5　高階系統(tǒng)的響應(yīng)分析
　3.6　穩(wěn)態(tài)誤差分析與計算
　　3.6.1　系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念
　　3　6.2　系統(tǒng)的型別
　　3.6.3　系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
　3.7　MATLAB在時域分析中的應(yīng)用
　　3.7.1　系統(tǒng)的時域響應(yīng)
　　3.7.2　系統(tǒng)誤差分析
　本章小結(jié)
　思考題與習(xí)題
4　頻域分析
　4.1　概述
　　4.1.1　頻率特性的概念
　　4.1.2　頻率特性求取方法
　　4.1.3　頻率特性的表示方法
　4.2　幅相頻特性曲線——Nyquist圖
　　4.2.1　典型環(huán)節(jié)的Nyquist圖
　　4.2.2　開環(huán)Nyquist圖的大致形狀
　　4.2　3　Nyquist圖的畫法
　4.3　對數(shù)頻率特性圖——Bode圖.
　　4.3.1　典型環(huán)節(jié)的Bode圖
　　4.3.2　繪制Bode圖的基本步驟
　4.4　閉環(huán)頻率特性
　4.5　閉環(huán)系統(tǒng)性能分析
　　4.5.1　諧振峰值和諧振頻率
　　4.5.2　截止頻率和帶寬
　4.6　最小相位系統(tǒng)
　4.7　MATLAB在頻域分析中的應(yīng)用
　　4.7.1　用MATLAB繪制Bode圖
　　4.7.2　用MATLAB繪制Nyquist圖
　本章小結(jié)
　思考題與習(xí)題
5　控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　5.1　概述
　　5.1.1　系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念
　　5.1.2　系統(tǒng)穩(wěn)定的條件
　5.2　勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)
　　5.2.1　胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)
　　5.2.2　勞斯判據(jù)
　5.3　奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
　　5.3.1　奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
　　5.3.2　開環(huán)頻率特性曲線比較復(fù)雜時奈氏判據(jù)的應(yīng)用
　　5.3.3　對數(shù)頻率特性判據(jù)
　5.4　系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
　　5.4.1　相角裕度
　　5　4.2　幅值裕度
　5.5　MATLAB在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用
　　5.5.1　代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)
　　5.5.2　奈氏圖判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性
　　5.5.3　伯德圖判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性
　本章小結(jié)
　思考題與習(xí)題
6　系統(tǒng)的根軌跡
　6.1　根軌跡與控制系統(tǒng)特性
　　6.1.1　根軌跡基本概念
　　6.1.2　繪制根軌跡的相角條件和幅值條件（根軌跡方程）　
　6.2　繪制根軌跡的基本法則
　　6.2.1　常規(guī)根軌跡
　　6.2.2　參數(shù)根軌跡
　6.3　用根軌跡分析控制系統(tǒng)的性能
　　6.3.1　基于根軌跡的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
　　6.3.2　基于根軌跡的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析
　　6.3.3　基于根軌跡的系統(tǒng)動態(tài)性能分析
　　6.3.4　增加零、極點對系統(tǒng)根軌跡的影響
　6.4　MATLAB在根軌跡分析中的應(yīng)用
　　6.4.1　開環(huán)傳遞函數(shù)的表示
　　6.4.2　由傳遞函數(shù)求零點和極點
　　6.4.3　繪制系統(tǒng)根軌跡
　本章小結(jié)
　思考題與習(xí)題
7　系統(tǒng)的校正設(shè)計
　7.1　概述
　7.2　串聯(lián)校正
　　7.2　1　串聯(lián)超前校正
　　7.2.2　串聯(lián)滯后校正
　　7　2.3　串聯(lián)滯后一超前校正
　7.3　PID校正系統(tǒng)
　　7.3.1　比例（P）控制規(guī)律
　　7.3.2　比例一微分（PD）控制規(guī)律
　　7.3.3　積分（I）控制規(guī)律
　　7.3.4　比例一積分（PI）控制規(guī)律
　　7.3.5　比例一積分一微分控制規(guī)律
　7.4　反饋校正
　7.5　串聯(lián)校正和反饋校正裝置的優(yōu)缺點比較
　7.6　MATLAB在系統(tǒng)校正中的應(yīng)用
　本章小結(jié)
　思考題與習(xí)題
附錄A　MAllLAB基礎(chǔ)
附錄B　拉普拉斯（LapIace）變換
附錄C　常用拉普拉斯變換表
習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　《高職高專實驗實訓(xùn)十二五規(guī)劃教材：機械工程挖掘基礎(chǔ)》強調(diào)理論知識以“必需、夠用”為度，以掌握概念、強化應(yīng)用為重點安排教學(xué)內(nèi)容，刪減一些煩瑣難懂的理論推導(dǎo)，同時兼顧課程的實用性和先進(jìn)性，將目前較為流行的MATLAB軟件的使用融入全書的教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中。在例題和習(xí)題的選取方面，兼顧在機械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，選取難易適中、通俗易懂、同時又能較好地體現(xiàn)基本理論及基本知識應(yīng)用的實例，使讀者更容易理解掌握。

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