机械控制工程基础(普通高等教育机械类专业基础课系列教材)
出版时间:
2021-08
版次:
1
ISBN:
9787576301847
定价:
42.00
装帧:
平装
开本:
16开
页数:
206页
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本书主要介绍了经典控制理论的基本内容，涉及控制系统的基本原理、分析方法、设计校正及应用实例等。本书共分5章，内容包括：绪论，控制系统的数学模型，控制系统的时域分析，控制系统的时域分析，控制系统的综合与校正。本书旨在培养学生分析和解决复杂工程问题的能力，在理论分析的基础上，结合机械行业的工程实际，将各知识点的工程案例由浅入深讲解，贯穿全书。此外每章还融入了MATLAB软件在控制系统分析和设计中的应用，帮助学生提高运用现代工具解决问题的能力。
本书主要适于高等院校机械设计制造及其自动化、车辆工程专业本科生使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。 庞新宇，博士，太原理工大学机械与运载工程学院教授，硕士生导师。中国振动工程学会动态测试专业委员会理事，全国高校机械工程测试技术研究会理事，山西省振动工程学会常务理事、副秘书长，煤矿综采装备山西省重点实验室故障诊断方向负责人，山西省精品共享课程、省级一流课程“机械控制工程基础”课程负责人。主编《机械控制工程基础》《机械故障诊断基础》教材2部。主持完成山西省教学改革项目2项，发表教学改革论文6篇。主持及参与***、省级项目10余项，发表学术论文50余篇，授权发明专利2项，软件著作权2项，出版专著2部。培养硕士研究生30余人。 第1章 绪论
1.1 自动控制系统的基本原理
1.1.1 控制系统举例
1.1.2 反馈控制系统的构成
1.1.3 对控制系统的基本要求
1.2 自动控制系统的分类
1.2.1 按控制系统有无反馈分
1.2.2 按输入量的变化规律分
1.3 机械控制工程研究的对象与方法
1.4 控制理论发展简史
1.5 本课程的教学方法
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统的微分方程
2.1.1 线性系统与非线性系统
2.1.2 建立线性系统微分方程的步骤
2.1.3 机械系统的微分方程
2.1.4 电气系统的微分方程
2.1.5 系统非线性微分方程的线性化
2.2 拉普拉斯变换
2.2.1 拉普拉斯变换的定义
2.2.2 典型时间函数的拉氏变换
2.2.3 拉普拉斯变换定理
2.2.4 拉普拉斯反变换
2.2.5 部分分式展开法
2.3 传递函数
2.3.1 传递函数的概念
2.3.2 基本环节的传递函数
2.4 系统的方框图及其连接
2.4.1 控制系统的基本连接方式
2.4.2 扰动作用下的闭环控制系统
2.4.3 方框图的变换与简化
2.4.4 梅逊公式
2.5 利用MATLAB建立控制系统数学模型
2.5.1 传递函数
2.5.2 控制系统的零-极点模型
2.5.3 传递函数的特征根及零-极点图
2.5.4 控制系统的方框图模型
本章小结
习题
第3章 控制系统的时域分析
3.1 时间响应的基本概念
3.1.1 概念
3.1.2 时间响应的组成
3.1.3 典型输入信号
3.2 一阶系统的时间响应
3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应
3.2.2 一阶系统的单位脉冲响应
3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应
3.2.4 线性定常系统时间响应的性质
3.3 二阶系统的时间响应
3.3.1 二阶系统的数学描述
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3 二阶系统的单位脉冲响应
3.4 瞬态响应的性能指标
3.5 稳定性和Routh稳定判剧
3.5.1 稳定性的概念
3.5.2 线性定常系统稳定的充要条件
3.5.3 Routh稳定判据
3.6 误差分析与计算
3.6.1 基本概念
3.6.2 稳态误差的计算
3.6.3 输入信号作用下的稳态误差的计算
3.6.4 输入信号作用下的稳态误差与系统结构的关系
3.6.5 干扰引起的稳态误差和系统的总误差
3.7 基于MATLAB的控制系统时域分析
本章小结
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
4.1.1 频率响应和频率特性
4.1.2 频率特性的求取方法
4.2 频率特性的图形表示法
4.2.1 频率特性的极坐标图
4.2.2 频率特性的对数坐标图
4.2.3 典型环节的频率特性
4.3 系统的开环频率特性
4.3.1 最小相位系统
4.3.2 系统开环Nyquist图的绘制
4.3.3 系统开环Bode图的绘制
4.3.4 开环频率特性与闭环系统性能的关系
4.4 频域稳定判据
4.4.1 Nyquist稳定判据
4.4.2 Bode稳定判据
4.5 相对稳定性
4.5.1 相位裕量
4.5.2 幅值裕量
4.6 系统闭环频率特性
4.6.1 闭环频率特性
4.6.2 闭环系统频率特性的特征量
4.6.3 二阶系统的频域性能指标
4.6.4 闭环频域性能指标与时域性能指标之间的关系
4.7 频率响应法估计系统的数学模型
4.7.1 频率响应法一般步骤
4.7.2 举例
4.8 利用MATLAB进行控制系统的频率分析和稳定性判断
4.8.1 控制系统的频率分析
4.8.2 控制系统的稳定性分析
本章小结
习题
第5章 控制系统的综合与校正
5.1 系统校正的基本概念
5.1.1 控制系统的性能指标
5.1.2 控制系统的校正方法
5.2 串联校正
5.2.1 相位超前校正
5.2.2 相位滞后校正
5.2.3 相位滞后-超前校正
5.3 并联校正
5.3.1 反馈校正
5.3.2 反馈校正的作用
5.3.3 顺馈校正
5.4 控制器类型
5.4.1 PD控制器
5.4.2 PI控制器
5.4.3 PID控制器
5.5 利用MATLAB进行控制系统的校正
5.5.1 相位超前校正
5.5.2 相位滞后校正
5.5.3 相位滞后-超前校正
5.5.4 PID校正
本章小结
习题
习题答案
参考文献
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内容简介:
本书主要介绍了经典控制理论的基本内容，涉及控制系统的基本原理、分析方法、设计校正及应用实例等。本书共分5章，内容包括：绪论，控制系统的数学模型，控制系统的时域分析，控制系统的时域分析，控制系统的综合与校正。本书旨在培养学生分析和解决复杂工程问题的能力，在理论分析的基础上，结合机械行业的工程实际，将各知识点的工程案例由浅入深讲解，贯穿全书。此外每章还融入了MATLAB软件在控制系统分析和设计中的应用，帮助学生提高运用现代工具解决问题的能力。
本书主要适于高等院校机械设计制造及其自动化、车辆工程专业本科生使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。
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作者简介:
庞新宇，博士，太原理工大学机械与运载工程学院教授，硕士生导师。中国振动工程学会动态测试专业委员会理事，全国高校机械工程测试技术研究会理事，山西省振动工程学会常务理事、副秘书长，煤矿综采装备山西省重点实验室故障诊断方向负责人，山西省精品共享课程、省级一流课程“机械控制工程基础”课程负责人。主编《机械控制工程基础》《机械故障诊断基础》教材2部。主持完成山西省教学改革项目2项，发表教学改革论文6篇。主持及参与***、省级项目10余项，发表学术论文50余篇，授权发明专利2项，软件著作权2项，出版专著2部。培养硕士研究生30余人。
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目录:
第1章 绪论
1.1 自动控制系统的基本原理
1.1.1 控制系统举例
1.1.2 反馈控制系统的构成
1.1.3 对控制系统的基本要求
1.2 自动控制系统的分类
1.2.1 按控制系统有无反馈分
1.2.2 按输入量的变化规律分
1.3 机械控制工程研究的对象与方法
1.4 控制理论发展简史
1.5 本课程的教学方法
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统的微分方程
2.1.1 线性系统与非线性系统
2.1.2 建立线性系统微分方程的步骤
2.1.3 机械系统的微分方程
2.1.4 电气系统的微分方程
2.1.5 系统非线性微分方程的线性化
2.2 拉普拉斯变换
2.2.1 拉普拉斯变换的定义
2.2.2 典型时间函数的拉氏变换
2.2.3 拉普拉斯变换定理
2.2.4 拉普拉斯反变换
2.2.5 部分分式展开法
2.3 传递函数
2.3.1 传递函数的概念
2.3.2 基本环节的传递函数
2.4 系统的方框图及其连接
2.4.1 控制系统的基本连接方式
2.4.2 扰动作用下的闭环控制系统
2.4.3 方框图的变换与简化
2.4.4 梅逊公式
2.5 利用MATLAB建立控制系统数学模型
2.5.1 传递函数
2.5.2 控制系统的零-极点模型
2.5.3 传递函数的特征根及零-极点图
2.5.4 控制系统的方框图模型
本章小结
习题
第3章 控制系统的时域分析
3.1 时间响应的基本概念
3.1.1 概念
3.1.2 时间响应的组成
3.1.3 典型输入信号
3.2 一阶系统的时间响应
3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应
3.2.2 一阶系统的单位脉冲响应
3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应
3.2.4 线性定常系统时间响应的性质
3.3 二阶系统的时间响应
3.3.1 二阶系统的数学描述
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3 二阶系统的单位脉冲响应
3.4 瞬态响应的性能指标
3.5 稳定性和Routh稳定判剧
3.5.1 稳定性的概念
3.5.2 线性定常系统稳定的充要条件
3.5.3 Routh稳定判据
3.6 误差分析与计算
3.6.1 基本概念
3.6.2 稳态误差的计算
3.6.3 输入信号作用下的稳态误差的计算
3.6.4 输入信号作用下的稳态误差与系统结构的关系
3.6.5 干扰引起的稳态误差和系统的总误差
3.7 基于MATLAB的控制系统时域分析
本章小结
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
4.1.1 频率响应和频率特性
4.1.2 频率特性的求取方法
4.2 频率特性的图形表示法
4.2.1 频率特性的极坐标图
4.2.2 频率特性的对数坐标图
4.2.3 典型环节的频率特性
4.3 系统的开环频率特性
4.3.1 最小相位系统
4.3.2 系统开环Nyquist图的绘制
4.3.3 系统开环Bode图的绘制
4.3.4 开环频率特性与闭环系统性能的关系
4.4 频域稳定判据
4.4.1 Nyquist稳定判据
4.4.2 Bode稳定判据
4.5 相对稳定性
4.5.1 相位裕量
4.5.2 幅值裕量
4.6 系统闭环频率特性
4.6.1 闭环频率特性
4.6.2 闭环系统频率特性的特征量
4.6.3 二阶系统的频域性能指标
4.6.4 闭环频域性能指标与时域性能指标之间的关系
4.7 频率响应法估计系统的数学模型
4.7.1 频率响应法一般步骤
4.7.2 举例
4.8 利用MATLAB进行控制系统的频率分析和稳定性判断
4.8.1 控制系统的频率分析
4.8.2 控制系统的稳定性分析
本章小结
习题
第5章 控制系统的综合与校正
5.1 系统校正的基本概念
5.1.1 控制系统的性能指标
5.1.2 控制系统的校正方法
5.2 串联校正
5.2.1 相位超前校正
5.2.2 相位滞后校正
5.2.3 相位滞后-超前校正
5.3 并联校正
5.3.1 反馈校正
5.3.2 反馈校正的作用
5.3.3 顺馈校正
5.4 控制器类型
5.4.1 PD控制器
5.4.2 PI控制器
5.4.3 PID控制器
5.5 利用MATLAB进行控制系统的校正
5.5.1 相位超前校正
5.5.2 相位滞后校正
5.5.3 相位滞后-超前校正
5.5.4 PID校正
本章小结
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