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| 內容簡介： |
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本书是根据本科机械专业人才培养目标，总结近年来的教学改革与实践，参考经典控制理论资料编写而成的。内容包括机械工程控制的基本概念、系统的数学模型、时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性分析、系统的性能指标与校正、离散系统分析等，并配例题讲解、MATLAB运用于系统的分析解题示例及习题，可以更好地帮助读者理解相关内容。本书可供本科院校的机械工程类专业，特别是机械设计制造、自动化、机电类专业等作为教材使用，也可供相关工程技术人员参考。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1概述1
1.2控制系统的分类2
1.2.1研究对象与任务2
1.2.2系统的分类4
1.2.3系统及其模型6
1.3控制系统的基本原理8
1.3.1自动控制理论8
1.3.2反馈控制理论9
1.3.3反馈控制系统的组成9
1.3.4控制系统的基本要求11
1.4控制系统的示例11
1.5控制系统的分析与设计工具12
1.5.1MATLAB概述12
1.5.2控制系统工具箱12
1.5.3MATLAB辅助分析与设计13
本章小结17
习题17
第2章控制系统的数学模型18
2.1傅里叶变换与拉普拉斯变换18
2.1.1傅里叶变换18
2.1.2拉普拉斯变换20
2.2控制系统的微分方程31
2.2.1概述31
2.2.2列写微分方程的一般方法32
2.2.3非线性微分方程的线性化35
2.2.4相似原理37
2.3控制系统的传递函数38
2.3.1传递函数39
2.3.2传递函数的零点、极点和放大系数40
2.3.3系统的状态空间模型 42
2.3.4典型环节的传递函数45
2.4控制系统的传递函数方框图及其简化52
2.4.1传递函数方框图的组成和绘制52
2.4.2传递函数方框图的等效变换和简化58
2.5考虑扰动的控制系统的传递函数63
2.5.1系统开环传递函数63
2.5.2主令输入xit作用下系统的闭环传递函数64
2.5.3干扰nt作用下系统的闭环传递函数64
2.5.4系统的总输出65
2.6基于MATLAB建立数学模型65
2.6.1基于MATLAB建立系统的传递模型65
2.6.2基于MATLAB建立系统的零极点增益模型66
2.6.3基于MATLAB建立系统的状态空间模型67
本章小结68
习题68
目录机械工程控制基础第3章控制系统的时间响应分析73
3.1时间响应及其组成73
3.1.1时间响应73
3.1.2时间响应的组成73
3.2系统的时域性能指标74
3.2.1典型输入信号74
3.2.2动态过程和稳态过程77
3.2.3动态性能和稳态性能77
3.3一阶系统的时域分析78
3.3.1一阶系统的数学模型78
3.3.2一阶系统的单位阶跃响应79
3.3.3一阶系统的单位脉冲响应80
3.3.4一阶系统的单位斜坡响应81
3.3.5一阶系统的单位加速度响应81
3.4二阶系统的时域分析82
3.4.1二阶系统的数学模型82
3.4.2二阶系统的单位阶跃响应83
3.4.3二阶系统的单位脉冲响应88
3.4.4二阶系统的计算举例89
3.5高阶系统的时域分析91
3.5.1高阶系统的单位阶跃响应92
3.5.2闭环主导极点及其动态性能分析93
3.6系统误差分析与计算94
3.6.1系统的误差和偏差94
3.6.2系统的误差计算95
3.6.3系统的类型96
3.6.4系统的稳态误差和稳态偏差96
3.7基于MATLAB的系统时间响应分析101
3.7.1基于MATLAB的时间响应101
3.7.2基于MATLAB的瞬态性能指标105
本章小结107
习题108
第4章控制系统的频率特性分析112
4.1频率特性概述112
4.1.1频率特性的基本概念112
4.1.2频率特性的求法及几何表示113
4.1.3频率特性的特点和作用115
4.1.4频率特性的图示方法116
4.2频率特性的Nyquist图117
4.2.1Nyquist图及其一般物理意义117
4.2.2Nyquist图的一般形状118
4.3频率特性的Bode图122
4.3.1Bode图概述122
4.3.2典型环节的Bode图绘制122
4.3.3绘制系统Bode图的步骤与实例127
4.4频率特性的相关参数130
4.5最小相位系统和非最小相位系统131
4.6基于MATLAB的频率特性分析132
4.6.1基于MATLAB绘制Nyquist图132
4.6.2基于MATLAB绘制Bode图133
4.6.3基于MATLAB求系统的频域指标135
本章小结136
习题136
第5章控制系统的稳定性分析139
5.1系统稳定性概述139
5.1.1系统不稳定现象139
5.1.2系统稳定的定义和条件140
5.1.3系统稳定性的扩展142
5.2劳斯稳定判据143
5.2.1线性系统稳定的必要条件143
5.2.2劳斯稳定判据144
5.2.3劳斯判据的特殊情况147
5.2.4劳斯稳定判据的应用151
5.3Nyquist稳定判据152
5.3.1Nyquist稳定判据数学基础152
5.3.2Nyquist稳定判据154
5.3.3开环含有特殊环节时的Nyquist分析156
5.3.4Nyquist判据的相关说明及应用举例157
5.4Bode稳定判据160
5.4.1Bode图和Nyquist图的对应分析160
5.4.2穿越的概念161
5.4.3Bode判据162
5.4.4条件稳定系统162
5.5系统的相对稳定性163
5.5.1相位裕度163
5.5.2幅值裕度164
5.5.3Bode稳定判据举例165
5.5.4影响系统稳定性的主要因素169
5.6闭环系统的频域性能指标169
5.6.1由开环频率特性估计闭环频率特性169
5.6.2闭环系统的频域性能指标170
5.6.3时域指标与频域指标的关系171
5.7基于MATLAB的系统稳定性分析173
5.7.1基于MATLAB求解系统的特征根173
5.7.2基于MATLAB求系统的频域参数和判定相对稳定性174
本章小结175
习题175
第6章系统的性能指标与校正178
6.1系统的设计与校正问题178
6.1.1系统的性能指标178
6.1.2系统带宽的确定180
6.1.3校正的概念及分类181
6.1.4基本控制规律183
6.2串联校正186
6.2.1频率特性法校正设计186
6.2.2串联超前校正186
6.2.3相位滞后校正190
6.2.4相位滞后超前校正193
6.3PID校正196
6.3.1PID 控制规律196
6.3.2PID 调节器设计197
6.4反馈校正198
6.4.1位置反馈校正198
6.4.2速度反馈校正199
6.5基于MATLAB设计系统校正200
本章小结202
习题202
第7章离散系统分析205
7.1离散控制系统概述205
7.1.1采样控制系统与数字控制系统205
7.1.2AD转换器与DA转换器206
7.1.3离散控制系统的特点208
7.2信号的采样与采样定理208
7.2.1信号采样208
7.2.2采样定理209
7.2.3采样的保持211
7.3离散控制系统的数学模型差分方程212
7.3.1线性常系数差分方程213
7.3.2差分方程的解法214
7.4离散控制系统的传递函数215
7.4.1脉冲传递函数的定义与求解216
7.4.2脉冲传递函数的建立217
7.5离散控制系统分析221
7.5.1离散控制系统稳定性分析221
7.5.2离散控制系统动态性能分析224
7.5.3离散控制系统稳态性能分析226
7.6基于MATLAB的离散系统分析与校正228
7.6.1连续系统的离散化229
7.6.2离散系统的单位阶跃响应229
7.6.3离散系统的频域响应230
本章小结231
习题232
参考文献234
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| 內容試閱：
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本书是为本科院校的机械工程类专业的机械工程控制基础自动控制理论等课程编写的教材。书中介绍了控制系统的基本概念和有关的名词术语，并详细介绍了控制系统的组成、工作原理以及分析方法。在各知识点后，通过例题讲解了其在实际系统中的分析运用，以帮助学生更容易理解相关知识点。本书除了进行数值解的相关计算，还通过MATLAB软件进行了数值解验证和图形的绘制等，便于加强数理基础与专业知识间的联合运用。本书有如下特点：1 在每章内容编排上，由基本到简单组合再到综合，循序渐进，由浅入深，既照顾了大多数读者，又照顾了学有余力、想进一步学习深造的读者；同时也便于教师根据教学要求和学时取舍内容。2 篇幅紧凑，内容精简,以课程基本要求为主，对基本概念、原理的叙述简明准确，便于掌握；不过分追求理论体系的严谨，例如简化公式推导，贯彻以应用为目的的原则等。3 例题和习题尽量选取生活和工程实际中常见的、易理解的题目，有利于学生解题能力的培养。例题的分析和解题过程叙述详尽，思路清晰。本书由四川大学锦城学院代春香、武昌工学院李敏和四川大学锦城学院郭丽红担任主编，由武汉华夏理工学院叶仁虎和华南理工大学广州学院王蕊担任副主编。全书共7章，其中郭丽红编写第1章，叶仁虎编写第2章，王蕊编写第3章，李敏编写第4章和第7章，代春香编写第5章和第6章。全书由代春香、李敏、郭丽红进行统稿。本书在编写过程中，得到了有关领导和同事们的大力支持，引用了部分同类教材中的资料、图表和例题，在此表示衷心感谢。因编者水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳切希望广大读者批评指正。
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