机械工程控制基础

绪论

0.1 控制系统的概念和发展概况

O.2 自动控制系统的基本概念

0.3 控制系统的基本控制方式

0.4 对控制系统的基本要求

0.5 自动控制简史

0.6 MATLAB语言简介

习题

第1章 控制系统的数学模型

1.1 数学模型的基本概念

1.2 系统的动态微分方程

1.3 拉普拉斯变换与拉普拉斯反变换

1.3.1 复数与复变函数

1.3.2 拉氏变换

1.3.3 拉氏反变换

1.3.4 用拉氏变换解线性定常微分方程

1.4 传递函数

1.4.1 传递函数的定义

1.4.2 传递函数的基本性质

1.5 典型环节

1.5.1 典型环节的分类

1.5.2 典型环节传递函数示例

1.6 系统方框图

1.6.1 系统方框图的组成

1.6.2 系统方框图的基本连接形式

1.6.3 系统方框图的建立

1.6.4 系统方框图的等效变换

1.7 信号流图

1.7.1 信号流图的基本概念

1.7.2 方框图与信号流图的对应关系

1.7.3 梅逊公式

1.8 控制系统的传递函数

1.9 数学模型的MATLAB描述

1.9.1 传递函数(Transfer Function，TF)模型

1.9.2 系统数学模型之间的转换

习题

第2章 时域分析

2.1 典型输入信号

2.2 线性系统的时域性能指标

2.3 一阶系统的时间响应

2.3.1 单位阶跃响应

2.3.2 单位速度响应

2.3.3 单位加速度响应

2.3.4 单位脉冲响应

2.4 二阶系统的时间响应

2.4.1 二阶系统的单位阶跃响应

2.4.2 二阶系统的动态性能指标

2.5 高阶系统的时间响应

2.6 系统的稳态误差

2.6.1 系统的误差e(￡)及偏差s(t)

2.6.2 系统的稳态误差

2.6.3 稳态误差系数

2.6.4 干扰信号作用下的稳态误差

2.6.5 减小或消除稳态误差的措施

2.7 用MATLAB对线性系统进行时域响应分析

习题

第3章 控制系统的频率特性.

3.1 频率特性的基本概念

3.1.1 频率特性的物理意义

3.1.2 频率特性的数学意义

3.1.3 频率特性的表示方法

3.2 幅相频率特性

3.2.1 比例环节K

3.2.2 积分环节

3.2.3 理想微分环节

3.2.4 惯性环节

3.2.5 一阶微分环节

3.2.6 振荡环节

3.2.7 二阶微分环节

3.2.8 延迟环节

3.3 系统的开环频率特性图

3.3.1 系统开环Nyquist图

3.3.2 系统开环Bode图

3.4 最小相位系统和非最小相位系统

3.5 系统频域性能指标

3.6 用MATLAB进行控制系统频域分析

3.6.1 基于MATLAB的线性系统的频域分析基本知识

3.6.2 基于MATLAB的线性系统的频域分析的其他实例

习题

第4章 控制系统的稳定性分析

4.1 稳定性的基本概念

4.1.1 稳定性的定义

4.1.2 系统稳定的充要条件

4.2 劳斯(Routh)判据

4.2.1 系统稳定的必要条件

4.2.2 劳斯(Routh)稳定判据

4.2.3 劳斯稳定判据特殊情况处理

4.3 奈奎斯特稳定判据

4.3.1 基本原理

4.3.2 奈奎斯特(Nyquis)稳定判据

4.4 Bode稳定判据

4.4.1 系统开环：Bode图与开环奈氏图的对应关系

4.4.2 Bode稳定判据的描述

4.4.3 系统的相对稳定性

4.4.4 Bode稳定判据的应用

第5章 控制系统的设计与校正

5.1 PID简介

5.1.1 PID控制基本原理

5.1.2 增量式PID控制算法

5.1.3 PID控制器的参数整定

5.2 校正的基本概念

5.2.1 校正的概念

5.2.2 校正的方式

5.2.3 校正装置

5.3 串联校正

5.3.1 三频段对系统性能的影响

5.3.2 串联校正方法

5.4 反馈校正

5.4.1 反馈校正的方式

5.4.2 反馈校正的作用

5.5 复合校正

5.5.1 按输入补偿的复合校正

5.5.2 按扰动补偿的复合校正

5.6 串联超前校正方法

5.7 串联迟后校正

5.8 串联迟后一超前校正

5.9 复合控制方法

5.9.1 按输入补偿的复合控制

5.9.2 按扰动补偿的复合控制

5.10 系统设计校正的MATLAB实现

习题

参考文献

《机械工程控制基础(普通高等学校 十二五规划教材)》主要讲述机械控制工程基础的基 本概念和基础知识以及MATLAB软件在控制系统分析和 设计中的应用，内容包括控制系统的数学模型、时域 分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳 定性分析以及控制系统的设计和校正等部分。
　　本书还注重在机械工程、电气工程领域的应用， 并以适当的机械系统实例加以分析，运用控 制理论以及MATLAB软件，对控制系统进行分析和设计 ，以增强教材的实用性和先进性。
　　本书适合作为高等学校机械设计制造及其自动化 、机械电子工程、机电一体化等专业的规划 教材，也可供控制系统设计、MATIJAB软件应用以及 相关专业的工程技术人员参考使用。