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目录 1

第一章 伺服机构设计的基础理论 1

§1.1 绪言 1

1.1.1 什么是伺服机构 1

1.1.2 为什么要使用反馈 2

§1.2 伺服机构的构成和要求的性能 3

1.2.1 电-机械伺服机构 4

1.2.2 液-气压伺服机构 6

1.2.3 伺服机构所要求的性能 7

§1.3 传递函数及其响应 10

1.3.1 拉普拉斯变换公式 10

1.3.2 部分分式展开 13

1.3.3 传递函数 15

1.3.4 方框图 18

1.3.5 传递函数的频率响应 21

1.3.6 波德图 24

1.3.7 传递函数的脉冲响应 32

1.3.8 传递函数的阶跃响应 35

1.3.9 稳态误差系数 42

§1.4 稳定性判据 44

1.4.1 反馈控制系统的稳定性 44

1.4.2 劳斯-古尔维茨稳定性判据 45

1.4.3 奈奎斯特稳定性判据 49

1.4.4 奈奎斯特简易稳定性判据 52

§1.5 根轨迹法 56

1.5.1 根轨迹概述 56

1.5.2 根轨迹的绘制方法 57

1.5.3 利用电子计算机求根轨迹的方法 64

1.5.4 随参数变化的根轨迹 68

§1.6 反馈控制系统的频率响应 70

1.6.1 开环与闭环的频率特性，尼柯尔斯图 70

1.6.2 二阶系统的频率特性 74

§1.7 伺服机构所要求的设计指标和性能评定方法 75

1.7.1 特性设计的性能评价 76

1.7.2 由瞬态响应和频率响应决定的性能指标的关系 77

1.7.3 根据s平面上的根配置决定的性能指标 83

1.7.4 稳态特性和回路增益 85

1.7.5 评价函数 87

参考文献 88

第二章 利用信号流程图和传递矩阵进行系统分析 89

§2.1 绪言 89

§2.2 信号流程图的基本理论 91

2.2.1 什么是信号流程图 91

2.2.2 信号流程图的简化 95

2.2.3 直接求解的方法——梅森公式 102

2.3.1 力学系统的矩阵表示和分析 107

§2.3 传递矩阵和信号流程图的结合 107

2.3.2 传递矩阵的信号流程图示 111

§2.4 在电路分析中的应用 117

§2.5 在机械系统分析中的应用 122

2.5.1 变量和坐标系 123

2.5.2 直线运动系统 124

2.5.3 旋转运动系统 127

2.5.4 直线运动和旋转运动的复合机械系统 135

2.5.5 关于轴扭转的传递矩阵 137

2.5.6 横梁的八端网络信号流程图表示 141

参考文献 150

第三章 伺服机构的构成环节 151

§3.1 绪言 151

§3.2 误差检测器 152

3.2.1 电位计 152

3.2.2 同步变换器 155

3.2.3 使用运算放大器的误差检测器 162

3.2.4 其他误差检测器 163

3.2.5 数字式误差检测器 167

§3.3 伺服放大器 169

3.3.1 应用运算放大器的伺服放大器 170

3.3.2 运算放大器的特性 173

3.3.3 直流放大器的特性 180

3.3.4 交流放大器 183

3.3.5 调制器和解调器 183

§3.4 反馈补偿用检测器 187

参考文献 187

§4.2 液压驱动机构 188

§4.1 绪言 188

第四章 控制对象的特性 188

4.2.1 滑阀的特性 189

4.2.2 滑阀和油缸相结合的动特性 194

4.2.3 滑阀和油马达相结合的动特性 204

§4.3 伺服阀 210

4.3.1 伺服阀的结构、工作原理和种类 210

4.3.2 力反馈式伺服阀 212

4.3.3 弹簧平衡式伺服阀 220

4.3.4 位置反馈式伺服阀 221

4.3.5 伺服阀三个常数的决定方法 224

4.3.6 伺服阀的信号流程图 226

§4.4 电气驱动装置 227

4.4.1 直流伺服电动机 227

4.4.2 交流伺服电动机 232

参考文献 234

第五章 伺服机构的系统设计（之一） 235

§5.1 绪言 235

§5.2 增益调整 237

5.3.1 串联补偿环节 243

§5.3 采用串联补偿的系统设计 243

5.3.2 采用相位超前补偿的设计 252

5.3.3 采用相位滞后补偿的设计 269

5.3.4 采用超前滞后补偿的设计 279

§5.4 采用反馈补偿系统的设计 282

5.4.1 速度反馈补偿 283

参考文献 289

§6.2 多变量控制和状态控制 290

6.2.1 矩阵传递函数 290

第六章 伺服机构的系统设计（之二） 290

§6.1 绪言 290

6.2.2 利用状态变量描述伺服系统 293

6.2.3 特征值矩阵和状态矩阵 296

6.2.4 状态控制论 303

§6.3 Chang的最佳设计理论 310

6.3.1 控制系统的评价函数 310

6.3.2 对于判定理论输入的最佳设计 311

6.3.3 定常随机信号和功率谱密度 320

6.3.4 对于随机信号的最佳设计 323

参考文献 328

第七章 利用计算机进行伺服机构的分析和设计 329

§7.1 绪言 329

§7.2 运算器的功能 330

7.2.1 运算放大器 330

7.2.2 加法器 331

7.2.3 积分器 332

7.2.5 非线性环节 334

7.2.4 比例尺 334

7.2.6 简单系统的模拟 337

§7.3 利用信号流程图进行直接模拟 339

7.3.1 直流伺服机构 340

7.3.2 旋转运动系统 342

7.3.3 具有间隙和库仑摩擦的力学系统 344

7.3.4 比例变换法及其应用 346

§7.4 利用FORTRAN进行伺服机构的模拟 349

7.4.1 直流伺服机构的模拟 350

7.4.2 传递函数的频率响应 357

§7.5 伺服机构的特性分析和补偿 359

参考文献 364

第八章 伺服系统的设计举例 365

§8.1 绪言 365

§8.2 驱动机构的设计 365

8.2.1 根据负载图确定驱动机构 366

8.2.2 采用直流伺服电动机的驱动 367

8.2.3 液压伺服阀和伺服油缸 369

§8.3 液压伺服激振器的设计举例 372

8.3.1 驱动机构的确定 373

§8.4 数值控制工作台定位装置的设计 378

8.4.1 混合数控装置的设计 379

8.4.2 定位装置的结构及其信号流程图 385

8.4.3 进给驱动机构的动特性及其极点和零点轨迹 390

8.4.4 工作台定位装置的特性设计 394

参考文献 404

附录 405

8.3.2 包含补偿电路系统的总体设计 744