本書講述了經(jīng)典控制理論的基本原理及其在機械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。全書共8章，主要介紹了自動控制的基本概念、控制系統(tǒng)在時域和頻域中數(shù)學(xué)模型的建立，分析了單輸入單輸出線性定常系統(tǒng)的瞬態(tài)特性、穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)特性，闡述了線性控制系統(tǒng)的時域分析法、頻域分析法、根軌跡法及設(shè)計校正方法。 本書簡化或略去了較深奧的嚴格數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，引入了較多的例題，便于教學(xué)和自學(xué)。 除第1章外，其余各章均介紹了利用MATLAB進行相關(guān)分析的示例。 為使讀者對經(jīng)典控制理論的應(yīng)用有一個完整的了解，本書系統(tǒng)并循序漸進地結(jié)合各章內(nèi)容介紹了機床工作臺位置自動控制系統(tǒng)和磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)兩個設(shè)計示例。
本書可作為普通高等院校機械工程及自動化、機械電子工程、機械設(shè)計制造及其自動化等專業(yè)的教材，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。
前言
第1章緒論1
11控制理論的發(fā)展歷史1
12自動控制系統(tǒng)的基本原理3
121自動控制系統(tǒng)的基本概念3
122反饋控制系統(tǒng)的基本組成4
123自動控制系統(tǒng)的基本控制方式5
124自動控制系統(tǒng)的分類6
125自動控制系統(tǒng)的基本要求8
13控制理論在工程中的應(yīng)用舉例8
131瓦特的飛球離心調(diào)速系統(tǒng)8
132工作臺位置自動控制系統(tǒng)9
133磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)11
134機器人位置與力控制系統(tǒng)12
14自動控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計工具14
15本課程的特點和學(xué)時安排15
習(xí)題16
第2章控制系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型18
21數(shù)學(xué)模型的概念18
22控制系統(tǒng)的微分方程19
221建立控制系統(tǒng)微分方程的基本步驟19
222機械系統(tǒng)的微分方程20
223電路系統(tǒng)的微分方程22
224機電系統(tǒng)的微分方程23
225非線性微分方程的線性化24
23拉普拉斯變換和反變換26
231拉普拉斯變換的定義26
232典型函數(shù)的拉普拉斯變換27
233拉普拉斯變換的性質(zhì)28
234拉普拉斯反變換及其計算方法33
235借助拉普拉斯變換解常系數(shù)線性微分方程36
24傳遞函數(shù)和典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)37
241傳遞函數(shù)的概念37
242特征方程、零點和極點38
243傳遞函數(shù)的求法39
244典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)40
25系統(tǒng)框圖及其簡化45
251系統(tǒng)框圖的組成45
252環(huán)節(jié)連接方式及運算法則46
253系統(tǒng)框圖的變化法則與簡化47
254利用框圖簡化求系統(tǒng)傳遞函數(shù)49
255信號流圖與梅遜公式52
26控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)55
27控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB描述57
271傳遞函數(shù)的MATLAB描述57
272環(huán)節(jié)連接方式及系統(tǒng)框圖簡化的MATLAB描述60
28系列工程問題舉例63
281工作臺位置自動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模63
282磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模66
習(xí)題68
第3章時域瞬態(tài)響應(yīng)分析72
31時域響應(yīng)及典型輸入信號72
32一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)74
321一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)74
322一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)75
323一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)76
324一階系統(tǒng)的單位加速度響應(yīng)76
33二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)77
331二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)79
332二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)81
333二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)82
34二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標84
35高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)89
36MATLAB在時間響應(yīng)分析中的應(yīng)用92
361基于MATLAB工具箱的時域分析92
362系統(tǒng)框圖輸入與仿真工具Simulink94
37系列工程問題舉例100
371工作臺位置自動控制系統(tǒng)的時域響應(yīng)分析100
372磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)的時域響應(yīng)分析101
習(xí)題103
第4章控制系統(tǒng)的頻率特性分析106
41頻率特性106
411頻率特性概述106
412頻率特性的特點與作用110
413頻率特性的求取方法111
42極坐標圖113
421極坐標圖概述113
422典型環(huán)節(jié)的極坐標圖113
423一般系統(tǒng)極坐標圖的作圖方法117
424極坐標圖的一般形狀119
43對數(shù)坐標圖120
431典型環(huán)節(jié)頻率特性的對數(shù)坐標圖121
432一般系統(tǒng)對數(shù)坐標圖的作圖方法126
433最小相位系統(tǒng)129
44由頻率特性曲線求系統(tǒng)傳遞函數(shù)131
45控制系統(tǒng)的閉環(huán)頻率性能指標134
451開環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性的關(guān)系134
452閉環(huán)頻率性能指標135
46利用MATLAB繪制頻率特性曲線136
461奈奎斯特曲線的繪制136
462伯德圖的繪制138
47系列工程問題舉例141
471工作臺位置自動控制系統(tǒng)的頻域分析141
472磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)的頻域分析141
習(xí)題145
第5章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析149
51系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念及充分必要條件149
511系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念149
512系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件150
52代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)151
521勞斯穩(wěn)定判據(jù)151
522赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)158
53奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)159
531輻角定理160
532輔助函數(shù)162
533奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)164
534奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用舉例166
54伯德判據(jù)169
55控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性171
56利用MATLAB分析系統(tǒng)穩(wěn)定性174
57系列工程問題舉例178
571工作臺位置自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析178
572磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)穩(wěn)定性分析179
習(xí)題181
第6章控制系統(tǒng)的誤差分析185
61穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念185
62由輸入信號引起的穩(wěn)態(tài)誤差186
621穩(wěn)態(tài)誤差計算186
622靜態(tài)誤差系數(shù)188
63干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差191
64減小系統(tǒng)誤差的途徑194
65利用MATLAB計算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差194
66系列工程問題舉例195
661工作臺位置自動控制系統(tǒng)誤差分析195
662磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)誤差分析196
習(xí)題198
第7章控制系統(tǒng)的綜合與校正200
71系統(tǒng)的性能指標200
711時域性能指標200
712頻域性能指標200
713開環(huán)頻率特性的三個頻段200
714閉環(huán)頻域指標與時域指標的關(guān)系203
72系統(tǒng)校正概述205
73串聯(lián)校正207
731相位超前校正207
732相位滯后校正210
733相位滯后超前校正212
74采用對數(shù)坐標圖進行串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計213
741相位超前校正網(wǎng)絡(luò)設(shè)計213
742相位滯后校正網(wǎng)絡(luò)設(shè)計215
743相位滯后超前校正環(huán)節(jié)設(shè)計217
75并聯(lián)校正219
751反饋校正219
752前饋校正222
76PID控制222
77利用MATLAB進行系統(tǒng)校正設(shè)計225
78系列工程問題舉例229
781工作臺位置自動控制系統(tǒng)校正設(shè)計229
782磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)校正設(shè)計233
習(xí)題235
第8章根軌跡法237
81根軌跡與系統(tǒng)特性237
82根軌跡的幅值條件和相角條件238
83繪制根軌跡的基本規(guī)則239
84應(yīng)用MATLAB繪制根軌跡245
85系列工程問題舉例250
851工作臺位置自動控制系統(tǒng)的根軌跡分析250
852磁盤驅(qū)動器讀入系統(tǒng)的參數(shù)根軌跡分析251
習(xí)題253
附錄拉普拉斯變換表254
參考文獻257
書單推薦
