目 錄
第1章 緒論 （1）
1.1 機械工程控制概述 （1）
1.1.1 控制理論與機械工程控制 （1）
1.1.2 機械工程控制論的研究對象與任務 （2）
1.2 控制系統(tǒng)的分類及組成 （4）
1.2.1 控制系統(tǒng)的幾種分類 （4）
1.2.2 控制系統(tǒng)的基本組成 （7）
1.3 控制系統(tǒng)的基本要求 （9）
1.4 控制工程的發(fā)展與應用 （10）
1.4.1 自動控制的發(fā)展階段 （10）
1.4.2 控制理論在機械制造發(fā)展中的應用 （12）
1.5 本書的結(jié)構(gòu)體系 （13）
本章小結(jié) （13）
習題 （14）
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 （17）
2.1 系統(tǒng)的數(shù)學模型 （17）
2.1.1 系統(tǒng)的數(shù)學模型及分類 （17）
2.1.2 列寫系統(tǒng)數(shù)學模型的一般方法 （18）
2.2 系統(tǒng)的微分方程 （18）
2.2.1 列寫微分方程的一般步驟 （19）
2.2.2 典型系統(tǒng)的微分方程 （19）
2.3 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) （23）
2.3.1 傳遞函數(shù)的基本概念 （23）
2.3.2 系統(tǒng)的特征方程、零點和極點及復域特征 （24）
2.3.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) （25）
2.3.4 系統(tǒng)傳遞函數(shù)的幾個問題 （33）
2.4 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖 （36）
2.4.1 控制系統(tǒng)數(shù)學模型圖形化的優(yōu)點 （36）
2.4.2 方框圖的結(jié)構(gòu)要素及建立 （36）
2.4.3 傳遞函數(shù)方框圖的等效變換 （41）
2.4.4 復雜傳遞函數(shù)方框圖化簡與直接列寫 （42）
2.4.5 輸入和干擾同時作用下的系統(tǒng)傳遞函數(shù) （45）
2.5 MATLAB/Simulink在控制工程中的應用 （47）
2.5.1 MATLAB/Simulink軟件簡介 （47）
2.5.2 MATLAB工具箱及操作 （47）
2.5.3 Simulink模塊庫及建模 （48）
2.5.4 數(shù)學模型的MATLAB/Simulink實現(xiàn) （49）
本章小結(jié) （51）
習題 （51）
第3章 控制系統(tǒng)的時域分析法 （55）
3.1 系統(tǒng)響應的構(gòu)成和系統(tǒng)動態(tài)特性的時域特征 （55）
3.1.1 時間響應及組成 （55）
3.1.2 典型輸入信號 （58）
3.2 控制系統(tǒng)時域動態(tài)性能分析 （60）
3.2.1 控制系統(tǒng)時域分析的基本方法及步驟 （60）
3.2.2 一階系統(tǒng)的時間響應 （61）
3.2.3 二階系統(tǒng)的時間響應 （63）
3.2.4 控制系統(tǒng)的時域性能指標及計算 （67）
3.2.5 高階系統(tǒng)的時域分析 （74）
3.3 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性時域分析 （77）
3.3.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念 （77）
3.3.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的充分必要條件 （78）
3.3.3 勞斯（Routh）穩(wěn)定性判據(jù) （79）
3.4 控制系統(tǒng)誤差時域分析及計算 （83）
3.4.1 系統(tǒng)的誤差與偏差 （83）
3.4.2 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)偏差 （84）
3.4.3 系統(tǒng)的型次與偏差系數(shù) （85）
3.4.4 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 （88）
3.4.5 提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的措施 （89）
3.5 基于MATLAB/Simulink的時間響應分析 （91）
本章小結(jié) （94）
習題 （94）
第4章 控制系統(tǒng)的頻域分析法 （99）
4.1 概述 （99）
4.1.1 頻率特性的基本概念 （100）
4.1.2 頻率特性的獲取及特點 （104）
4.1.3 對數(shù)頻率特性 （105）
4.2 典型環(huán)節(jié)及一般系統(tǒng)的頻率特性 （107）
4.3 頻率特性的性能指標 （117）
4.4 Nyquist和Bode穩(wěn)定判據(jù) （119）
4.4.1 輻角原理 （119）
4.4.2 Nyquist穩(wěn)定判據(jù) （120）
4.4.3 原點為開環(huán)極點時的Nyquist判據(jù) （121）
4.4.4 根據(jù)Bode圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （123）
4.5 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性 （124）
4.6 基于MATLAB/Simulink的頻域分析 （127）
本章小結(jié) （130）
習題 （130）
第5章 控制系統(tǒng)校正與工程設計 （133）
5.1 控制系統(tǒng)的設計與校正概述 （133）
5.1.1 校正的概念 （133）
5.1.2 校正的方式 （134）
5.1.3 校正裝置 （135）
5.2 控制系統(tǒng)的設計指標要求 （135）
5.2.1 控制系統(tǒng)時域、頻域性能指標及誤差準則 （135）
5.2.2 頻域性能指標與時域性能指標的關(guān)系 （138）
5.2.3 系統(tǒng)設計與校正的一般原則 （142）
5.3 串聯(lián)校正 （143）
5.3.1 相位超前校正 （143）
5.3.2 相位滯后校正 （147）
5.3.3 相位滯后-超前校正 （150）
5.4 并聯(lián)校正 （153）
5.4.1 反饋校正 （153）
5.4.2 順饋校正 （155）
5.5 PID校正 （155）
5.5.1 PID控制規(guī)律 （156）
5.5.2 PID控制器類型 （156）
5.5.3 PID控制器設計 （160）
5.6 基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)校正 （163）
5.6.1 控制系統(tǒng)的Bode圖校正 （163）
5.6.2 控制系統(tǒng)的PID校正 （166）
本章小結(jié) （172）
習題 （172）
第6章 離散控制系統(tǒng) （175）
6.1 離散控制系統(tǒng)概述 （175）
6.1.1 采樣控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng) （175）
6.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器 （177）
6.1.3 離散控制系統(tǒng)的特點 （178）
6.2 信號采樣與采樣定理 （178）
6.2.1 信號采樣 （178）
6.2.2 采樣定理 （179）
6.2.3 采樣信號的保持 （181）
6.3 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型——差分方程 （182）
6.3.1 線性常系數(shù)差分方程 （182）
6.3.2 差分方程的解法 （183）
6.4 離散控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) （184）
6.4.1 脈沖傳遞函數(shù)的定義與求解 （184）
6.4.2 脈沖傳遞函數(shù)的建立 （185）
6.5 離散控制系統(tǒng)分析 （188）
6.5.1 離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 （188）
6.5.2 離散控制系統(tǒng)動態(tài)性能分析 （192）
6.5.3 離散控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析 （194）
6.6 基于MATLAB/Simulink的離散系統(tǒng)分析與校正 （196）
6.6.1 連續(xù)系統(tǒng)的離散化 （196）
6.6.2 離散系統(tǒng)的單位階躍響應 （197）
6.6.3 離散系統(tǒng)的頻域響應 （198）
本章小結(jié) （199）
習題 （199）
第7章 控制技術(shù)在工程中的應用 （201）
7.1 控制系統(tǒng)職能原理框圖到傳遞函數(shù)框圖的轉(zhuǎn)化 （202）
7.2 數(shù)控交流伺服系統(tǒng)參數(shù)整定 （206）
7.3 控制技術(shù)在工業(yè)機器人中的應用 （212）
7.3.1 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的特點 （213）
7.3.2 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要功能 （213）
7.3.3 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的組成 （214）
7.3.4 工業(yè)機器人運動控制系統(tǒng) （215）
本章小結(jié) （217）
附錄A 主要符號說明 （218）
附錄B 拉氏變換法 （219）
B.1 拉氏變換的定義 （219）
B.2 典型函數(shù)的拉氏變換 （220）
B.3 拉氏變換的主要定理 （222）
B.4 拉氏逆變換 （224）
附錄C Z變換與Z逆變換 （228）
C.1 Z變換的定義 （228）
C.2 Z變換求法 （229）
C.3 Z變換的基本定理 （231）
C.4 Z逆變換 （232）
參考文獻 （234）