机械控制工程基础

本书以控制工程应用为背景，介绍了机械控制工程理论的概念、原理和方法。具体内容包括：第1~6章为经典控制理论，介绍了自动控制理论的基本概念，控制系统的时域和复域数学模型的建立，线性系统对典型输入的时间响应分析、稳态误差计算、频率特性分析和稳定性分析，以及控制系统的设计与校正。第7章介绍线性离散控制系统数学模型的建立和性能分析方法。本书在理论讲解部分注重启发性和引导性，逻辑清晰，重点突出，细节详尽，配有大量例题和习题，便于读者阅读、理解、练习和掌握。此外，每章配有工程案例分析和MATLAB程序分析，力求帮助读者学会理论联系实际，提高运用控制理论解决机械工程实际问题的能力。 本书可作为普通高等院校机械工程、机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业的教材，适合现代产业学院授课，也可作为相关工程技术人员和自学者的参考书。

高等院校教师

前言 第1章绪论 11自动控制技术与理论概述 12自动控制理论发展历程 121经典控制理论的形成 122控制理论的三个发展阶段 13控制系统的分类 14闭环控制系统 141反馈控制 142闭环控制系统的工作原理 15控制系统的基本组成 151控制系统的组成元件 152控制系统的信号 16控制系统的基本要求 17控制理论在工程领域中的 应用实例 18MATLAB分析与设计实用 程序 习题 第2章控制系统的数学模型 21控制系统的时域数学模型 211线性系统微分方程的建立 212非线性系统方程的线性化 213线性定常微分方程求解 22拉氏变换与反变换 221典型函数的拉氏变换 222拉氏变换的主要定理 223应用拉氏变换解线性微分 方程 23控制系统的复域数学模型 231传递函数 232常用元件的传递函数 233典型环节的传递函数 234传递函数的标准形式 24控制系统框图及其化简 241控制系统框图 242框图的等效变换与化简 25控制系统的信号流图 251信号流图 252梅森增益公式 26控制系统的传递函数 261系统的开环传递函数 262闭环系统的传递函数 263闭环系统的误差传递函数 27工程实例：阀控缸电液伺服 系统分析 28建立数学模型的MATLAB 程序 习题 第3章控制系统的时域分析 31时间响应和典型输入信号 311控制系统的时间响应 312典型输入信号 313系统的时域性能指标 32一阶系统的时间响应 321一阶系统的数学模型 322一阶系统的单位脉冲响应 323一阶系统的单位阶跃响应 324一阶系统的单位速度响应 325一阶系统对典型输入时间响应 的比较 33二阶系统的时间响应 331二阶系统及其传递函数 332二阶系统闭环特征方程分析 333二阶系统的阶跃响应分析 34二阶系统性能指标的计算 35高阶系统的时间响应分析 36稳态误差分析与计算 361稳态误差的基本概念 362稳态误差的计算 363系统的类型与典型信号作用下的 稳态误差 364干扰作用下的稳态误差 37工程实例：控制系统的时域 分析 38系统时域分析的MATLAB 程序 习题 第4章控制系统的频域分析 41频率特性的基本概念及图示 方法 42典型环节的频率特性 43系统的开环频率特性 431开环Nyquist图的绘制 432开环Bode图的绘制 433由开环对数幅频特性图确定 开环传递函数 434最小相位系统和非最小相位 系统 44闭环系统频率特性及性能 分析 441闭环频率特性 442闭环频域性能指标 443闭环系统性能分析 45工程实例：控制系统的频域 分析 46系统频域分析的MATLAB 程序 习题 第5章控制系统的稳定性 51稳定性的基本概念 511系统的稳定性 512稳定性的定义 513系统稳定的条件 52劳斯判据 521劳斯阵列的建立 522劳斯判据的定义 523劳斯判据的几种特殊情况 524劳斯判据的应用 53奈奎斯特判据 531奈奎斯特判据的数学基础 532奈奎斯特判据的应用 533对数奈奎斯特判据 54系统的相对稳定性 541稳定裕度 542稳定裕度的计算 55工程实例：履带车转向控制 系统设计 56系统稳定性分析的MATLAB 程序 习题 第6章控制系统的设计与校正 61系统校正 611系统校正的概念 612系统的性能指标 613校正的分类 62串联校正 621相位超前校正 622相位滞后校正 623相位滞后-超前校正 63PID校正 631P控制器 632PD控制器 633PI控制器 634PID控制器 64系统的期望特性与反馈校正 641系统的期望特性 642反馈校正 65MATLAB辅助设计与案例 分析 651推导控制系统的传递函数 652用MATLAB软件进行分析和 设计 习题 第7章线性离散系统初步 71离散控制系统概述 711离散控制系统的结构与组成 712离散控制系统的特点 72信号的采样与复现 721信号的采样 722采样定理 73Z变换与Z反变换 731Z变换的定义 732Z变换方法 733Z变换性质 734Z反变换 74线性离散系统的传递函数 741线性常系数差分方程 742脉冲传递函数 743开环串联脉冲传递函数 744闭环系统脉冲传递函数 75离散系统的稳定性分析 76离散系统的稳态性能分析 761离散系统的稳态误差 762离散系统的型别与静态误差 系数 77离散系统的动态性能分析 78离散系统的数字校正 781模拟化设计 782离散系统的数字校正步骤 习题 参考文献