控制系统的设计与实践PDF电子书下载

第一部分 控制系统的设计与调整方法 1

第一章 控制系统的设计要求 1

1.1 控制系统的组成 1

1.2 控制系统的技术指标 2

1.3 控制方案的选择 3

1.4 控制系统的稳态误差 7

1.5 控制系统的动态误差 9

1.5.1 动态误差系数 9

1.5.2 时域动态指标 12

1.5.3 闭环频域动态指标 12

1.5.4 开环频域动态指标 13

1.5.5 各种动态指标之间的关系 14

1.6 控制系统的灵敏度 24

参考文献 26

第二章 控制系统部件的选择 27

2.1 量测元件的选择 27

2.1.1 位置量测元件 28

2.1.2 速度量测元件 29

2.2 执行电机的选择 30

2.2.1 大功率的执行电机 31

2.2.2 中小功率执行电机的选择 34

2.2.3 几种执行电机的比较 35

2.2.4 步进电机的选择 36

2.2.5 低速力矩电机 37

2.3 减速器的选择 38

2.3.1 减速比的选择 38

2.3.2 速比的分 配 42

2.3.3 齿轮箱的安装 43

2.4 功率放大器的选择 44

2.4.1 晶体管功率放大器 44

2.4.2 发电机-电动机系统 49

2.4.3 交磁放大机 52

2.4.4 其它功率放大器 55

2.5 前置放大器 55

参考文献 57

第三章 控制系统的综合 58

3.1 频率法 58

3.1.1 低频段 58

3.1.2 中频段 61

3.1.3 高频段 67

3.2 串联校正 69

3.2.1 比例-微分 校正 69

3.2.2 比例-积分 校正（PI校正） 71

3.2.3 比例-积分 -微分 校正（PID校正） 73

3.2.4 确定串联校正装置举例 73

3.3并联校正 77

3.3.1 速度反馈 79

3.3.2 速度微分 反馈 80

3.3.3 确定并联校正举例 82

3.3.4 串联校正与并联校正的比较 85

3.3.5 两种校正方法的综合应用及校正装置的局限性 85

3.4 根轨迹法 87

3.5 标准传递函数法 98

3.5.1 按时间乘误差绝对值的积分 为极小时确定的标准传递函数 98

3.5.2 按巴特渥斯（Butterworth）滤波器确定的标准传递函数 99

3.5.3 按标准传递函数综合串联校正装置的举例 101

3.6 复合控制方法 102

3.6.1 实现不变性的结构条件——双通道原理 103

3.6.2 复合控制系统的两种设计方法 105

3.7 采用状态观测器综合控制系统 109

3.8 采用鲁棒调节器综合控制系统 112

3.9 提高系统快速性的讨论 119

3.9.1 非线性控制方式 119

3.9.2 阻尼方法 120

3.9.3 非线性速度反馈 121

3.9.4 提高系统快速性的措施 121

参考文献 127

第四章 控制系统的实验与调整 128

4.1 环节特性的测试 128

4.1.1 过渡过程法 128

4.1.2 频率法 134

4.1.3 模拟法 135

4.2 闭环系统的调整 136

4.2.1 反馈极性的判别 136

4.2.2 排除干扰 137

4.2.3 校正装置的调整 138

4.2.4 非线性因素的影响 138

4.3 闭环系统性能的测试 139

4.4 频率特性的测试设备及其使用 140

4.4.1 采用通用仪器测试频率特性 140

4.4.2 超低频系列仪器 141

4.4.3 BT-6频率特性测试仪 142

4.4.4 7T08S信号处理机 143

参考文献 144

第二部分 典型控制系统 145

第五章 位置控制系统 145

5.1 具有电机扩大机-直流电动机的随动系统 145

5.1.1 舰炮随动系统 145

5.1.2 陆炮随动系统 153

5.2 小功率位置随动系统 159

5.2.4 角位移随动系统学习机 159

5.2.2 具有交流力矩电机的位置控制系统 161

5.2.3 电压-位移小功率随动系统 166

5.3 复合控制的位置随动系统 168

5.4 光栅刻机的数字定位控制系统 173

5.4.1 光栅刻机 173

5.4.2 静态刻划的数控系统 174

参考文献 178

第六章 速度控制系统 179

6.1 直流电机调速系统 179

6.2 锁相恒速系统 187

6.3 具有状态观测器的调速系统 192

参考文献 195

第七章 恒值控制系统 196

7.1 温度控制系统 196

7.2 交流自动补偿调压器 201

第八章 力平衡控制系统 205

8.1 应用范围 205

8.2 脉冲调宽功率放大器 206

8.2.1 平台稳定回路中的脉冲调宽放大器 207

8.2.2 数字控制系统中的脉冲调宽放大器 211

8.3 加速度计控制线路 215

8.3.1 加速度计的传递函数 215

8.3.2 脉冲调宽线路的综合 217

8.3.3 模拟式线路的综合 220

8.4 陀螺仪的控制线路 226

8.4.1 陀螺仪的传递函数 226

8.4.2 陀螺仪的控制线路 231

8.5 陀螺平台稳定系统 239

8.5.1 单轴陀螺稳定平台 239

8.5.2 三轴陀螺稳定平台的解耦 245

8.6 静电和电磁支承系统 247

8.6.1 电磁支承系统 247

8.6.2 静电支承系统 248

8.7 力平衡控制系统的大范围稳定性 256

参考文献 257

第三部分 控制系统的模拟与数字仿真 258

第九章 控制系统的模拟 258

9.1 模拟技术 258

9.2 模拟机的构成及排题方法 262

9.2.1 原始方程和机器方程 262

9.2.2 结构模拟法 267

9.2.3 比例尺的选择 271

9.2.4 最大值的估计 274

9.3 控制系统模拟的实例 277

9.3.1 过渡过程的计算 277

9.3.2 校正装置的选择 278

参考文献 280

第十章 控制系统的数字仿真 281

10.1 基于微分方程求解的连续系统数字仿真 281

10.2 基于矩阵指数运算的连续系统数字仿真 292

10.2.1 状态方程的离散化 293

10.2.2 离散化计算误差上限的估计 294

10.2.3 改善离散化计算可靠性的措施 295

10.2.4 计算程序 298

10.2.5 计算举例 306

10.3 面向结构图的连续系统仿真 307

10.4 采样控制系统的仿真 311

10.4.1 仿真计算方法 311

10.4.2 计算程序 313

10.4.3 程序使用说明及计算举例 322

10.5 数字仿真语言 326

10.5.1 概述 326

10.5.2 ADSL/X仿真语言 328

10.5.3 数据语句 331

10.5.4 结构语句 332

10.5.5 翻译控制语句 333

10.5.6 执行控制语句 334

10.5.7 输出控制语句 334

10.5.8 ADSL/X的标准函数 335

10.5.9 各种过程及函数 335

10.5.10 应用举例 338

10.5.11 附标准函数的格式及功能表 342

参考文献 347