機械控制工程基礎

本書主要介紹機械工程領域中自動控制的基本理論及其應用方法。

全書共6章，主要內容包括緒論、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析、控制系統的頻域分析、控制系統的穩定性分析、控制系統的綜合與校正。本着基本夠用的原則，重點是強調基本概念的分析掌握以及控制理論在工程實踐中的應用。

本書適用於應用性高等院校機械工程專業，也可供相關工程技術人員參考。 ^[1] 

第1章緒論

1.1控制工程概述

1.1.1控制系統的基本概念

1.1.2控制理論的發展簡史

1.2控制系統的工作原理及組成

1.2.1機械控制系統實例

1.2.2控制系統組成

1.3控制系統的分類

1.3.1按反饋情況分類

1.3.2按輸入信號變化規律分類

1.3.3按系統的數學描述分類

1.3.4按系統內部的信號特徵分類

1.4控制系統的基本要求

1.5本課程的性質、任務及學習方法

1.5.1課程性質

1.5.2課程任務

1.5.3學習方法

本章小結

習題

第2章控制系統的數學模型

2.1控制系統的微分方程

2.1.1概述

2.1.2控制系統微分方程的建立

2.1.3非線性系統的線性化

2.2傳遞函數

2.2.1傳遞函數的定義

2.2.2傳遞函數的特點

2.2.3傳遞函數的求法

2.2.4典型環節的傳遞函數

2.2.5控制系統的傳遞函數

2.3系統傳遞函數的方框圖及其簡化

2.3.1方框圖的基本概念

2.3.2繪製方框圖的步驟及方框圖的特點

2.3.3方框圖的連接方式

2.3.4方框圖的簡化

2.4控制系統信號流圖和梅遜公式

2.4.1信號流圖

2.4.2梅遜公式

2.5典型物理系統的微分方程和傳遞函數

2.5.1機械系統

2.5.2電氣系統

2.5.3液壓系統

本章小結

習題

第3章控制系統的時域分析

3.1時間響應以及典型輸入信號

3.1.1基本概念

3.1.2時間響應的組成

3.1.3典型輸入信號

3.2一階系統的時域分析

3.2.1一階系統的數學模型

3.2.2一階系統的單位階躍響應

3.2.3一階系統的單位斜坡響應

3.2.4一階系統的單位脈衝響應

3.2.5響應之間的關係

3.3二階系統的時域分析

3.3.1二階系統的數學模型

3.3.2二階系統的單位階躍響應

3.3.3二階系統的單位脈衝響應

3.4瞬態響應的性能指標及計算示例

3.4.1瞬態響應的性能指標

3.4.2二階系統計算示例

3.5控制系統穩態誤差分析

3.5.1基本概念

3.5.2穩態誤差的計算

3.5.3輸入信號作用下的穩態誤差與系統的關係

3.5.4干擾引起的穩態誤差和系統的總誤差

3.5.5提高系統穩態精度的措施

本章小結

習題

第4章控制系統的頻域分析

4.1頻率特性的基本概述

4.1.1頻率響應

4.1.2頻率特性

4.1.3頻率特性的求取方法

4.1.4頻率特性的物理意義和數學本質

4.2頻率特性的極座標圖

4.2.1引言

4.2.2典型環節的極座標圖

4.2.3開環系統的極座標圖的繪製

4.3頻率特性的對數座標圖

4.3.1引言

4.3.2典型環節的對數座標圖

4.3.3繪製Bode圖的一般步驟

4.3.4由對數座標圖確定系統的傳遞函數

4.4頻域性能指標與時域性能指標之間的關係

4.4.1閉環頻率特性及其性能指標

4.4.2二階系統時域響應與頻域響應的關係

4.4.3一般系統時域響應與頻域響應之間的關係

4.5最小相位系統

4.5.1最小相位系統的定義

4.5.2最小相位系統的特點

4.6頻率實驗法估計系統的數學模型

4.6.1頻率實驗法一般步驟

4.6.2頻率實驗法應用舉例

本章小結

習題

第5章控制系統的穩定性分析

5.1控制系統穩定的條件

5.1.1穩定性的基本概念

5.1.2系統穩定的條件

5.2代數穩定判據

5.2.1胡爾維茨（Hurwitz）穩定判據

5.2.2勞斯（Routh）判據

5.3頻域穩定判據

5.3.1奈奎斯特(Nyquist)穩定判據

5.3.2對數穩定判據

5.4系統的相對穩定性

5.4.1相位裕量

5.4.2幅值裕量

5.5根軌跡簡介

5.5.1根軌跡

5.5.2根軌跡作圖法則

5.5.3計算機直接求根作根軌跡

本章小結

習題

第6章控制系統的綜合與校正

6.1系統校正的基本概念

6.1.1系統的性能指標

6.1.2校正的概念

6.1.3校正的分類

6.2校正方法和校正裝置的設計

6.2.1超前校正

6.2.2滯後校正

6.2.3滯後超前校正

6.2.4PID調節器

6.2.5反饋校正

本章小結

習題

附錄A拉普拉斯變換

A.1基礎知識

A.1.1複數、復變量和複變函數

A.1.2複數的表示方法

A.1.3複變函數的概念

A.1.4兩個重要定理

A.1.5映射定理

A.2拉普拉斯變換的數學基礎

A.2.1拉普拉斯變換的概念

A.2.2典型函數的拉普拉斯變換

A.3拉普拉斯變換定理

A.3.1實微分定理

A.3.2終值定理

A.3.3初值定理

A.3.4實積分定理

A.3.5復微分定理

A.3.6延時定理

A.3.7位移定理

A.3.8卷積定理

A.4拉普拉斯反變換

A.4.1概述

A.4.2部分分式展開

A.4.3含有多重極點的F(s)的部分分式展開

附錄B常用時間函數拉普拉斯變換

參考文獻

^[1]