工程控制系统设计与实践PDF电子书下载

第1章 工程控制系统概述 1

1.1 控制系统 1

1.2 综合控制系统 2

1.3 控制系统的技术指标 4

1.3.1 基本技术要求 4

1.3.2 参数控制范围与精度要求的可实现性分析 7

1.3.3 快速性指标分析 9

1.3.4 其他技术要求分析 10

1.4 海浪仿真与模拟方法 11

1.4.1 长峰波随机海浪仿真理论介绍 11

1.4.2 摇摆台仿真模拟 14

1.5 控制系统设计方面的一些问题 14

第2章 被控对象负载特性与控制系统输出特性 16

2.1 典型负载特性介绍 16

2.1.1 典型负载特性的一般描述 16

2.1.2 非典型负载特性 21

2.2 控制系统的输出特性 24

2.2.1 电动控制系统的输出特性 25

2.2.2 液压控制系统执行元件输出特性 28

2.3 控制系统的负载匹配设计方法 31

第3章 动力传动与机构分析 34

3.1 传动方式的选择 34

3.1.1 传动方式 34

3.1.2 齿轮传动比的选择原则 34

3.2 控制系统形式的比较 36

3.3 动力元件选取步骤 37

3.4 伺服系统传动机构设计应注意的问题 38

3.5 控制系统的振动问题 39

3.6 传动结构的振动问题 41

3.6.1 机械振动的基本概念 42

3.6.2 传动结构的谐振估算 43

3.6.3 振动测量介绍 50

3.7 传动机构的一些参数计算 52

第4章 伺服控制系统性能分析 56

4.1 伺服控制系统的构成 56

4.2 电控调速系统传递函数 57

4.2.1 直流调速系统 57

4.2.2 交流调速系统 61

4.3 电控位置伺服系统的数学模型 63

4.4 液压位置伺服系统的数学模型 64

4.4.1 阀控型式电液位置伺服系统数学模型 64

4.4.2 典型的泵控型式电液位置伺服系统数学模型 66

4.5 双自由度系统的数学模型 68

4.5.1 考虑传动结构柔度的电控系统分析 68

4.5.2 考虑结构柔度的电液阀控位置伺服系统分析 70

4.6 伺服控制系统的误差 73

4.6.1 控制系统的原理性误差分析 73

4.6.2 系统的干扰误差分析 77

4.6.3 非线性误差与噪声误差 78

4.6.4 减小系统误差、干扰误差的方法 79

第5章 伺服控制系统的动态综合 82

5.1 概述 82

5.2 伺服系统的动态性能指标 82

5.2.1 时域动态性能指标 82

5.2.2 闭环频域动态性能指标 83

5.2.3 开环频域动态性能指标 84

5.3 动态性能指标与典型系统频率特性关系 84

5.3.1 二阶系统与动态性能指标间的关系 85

5.3.2 高阶系统与动态性能指标的关系 86

5.3.3 频段分析及预期开环频率特性曲线的绘制 93

5.4 频域法串联校正 104

5.4.1 比例-微分校正（PD校正） 105

5.4.2 比例-积分校正（PI校正） 106

5.4.3 比例-积分-微分校正（PID校正） 108

5.5 频域法并联校正 114

5.5.1 并联校正 114

5.5.2 校正装置的联结 121

5.5.3 串联校正与并联校正的比较 122

5.5.4 两种校正方法的综合应用 123

5.5.5 提高系统品质的其他措施 124

第6章 测量数据的误差分析理论简介 129

6.1 数据误差分析的一般概念 129

6.1.1 一般概念介绍 129

6.1.2 数据平均值的计算 131

6.1.3 数据的平滑方法 133

6.1.4 平均值的精度评判 133

6.1.5 误差概念的一些归纳 137

6.2 测量数据 137

6.2.1 一些概念 137

6.2.2 测试的随机数据四个方面的用途 137

6.2.3 动态测试与香农定理 139

6.2.4 数据处理中的非香农定理方法 139

6.2.5 随机理论及工程应用 140

6.3 随机过程及其特征 140

6.3.1 随机过程函数 140

6.3.2 随机过程的特征量 140

6.4 随机过程的性质与特征量估计 143

6.4.1 平稳随机过程 144

6.4.2 各态历经随机过程 145

6.4.3 一般随机过程 145

6.4.4 谱估计方法简介 146

6.4.5 振动模拟装置的频谱设计方法介绍 147

第7章 测量装置的误差与精度分析及数据处理 149

7.1 测量器件的误差与精度的概念 149

7.2 仪器的标定与校准的工程方法 153

7.3 线性拟合方法 155

7.4 平滑与滤波 160

7.4.1 试验曲线的平滑处理 160

7.4.2 滤波 163

第8章 伺服系统的调试与试验 169

8.1 概述 169

8.2 伺服系统静态调试 170

8.2.1 零位校准 170

8.2.2 相位校准 171

8.2.3 反馈极性的校准 171

8.2.4 反馈系数的校准 172

8.3 伺服系统动态调试 172

8.3.1 元件动态参数的测试 173

8.3.2 频率特性的测试 175

8.4 典型非线性对系统的影响 177

8.4.1 非线性因素对系统性能的影响 178

8.4.2 消除非线性因素常用的方法 184

8.5 机械谐振问题分析 188

8.5.1 机械谐振产生的原因 188

8.5.2 消除或减少机械谐振影响的措施 192

8.6 系统性能测试 192

8.6.1 静差测量 192

8.6.2 Kv的测量 192

8.6.3 Ka的测量 193

8.6.4 系统调试举例 193

8.6.5 回路增益的确定和调试 196

第9章 典型系统设计举例 198

9.1 陀螺平台稳定系统设计与实现 198

9.1.1 单轴陀螺稳定平台 198

9.1.2 三轴陀螺稳定平台的解耦 204

9.2 船舶减摇鳍电液伺服系统设计与实现 206

9.2.1 减摇鳍电液伺服系统的组成 207

9.2.2 航速灵敏度调节和浪级灵敏度调节 210

9.2.3 减摇鳍电液伺服系统的分析与设计 213

9.3 舰载平台PWM BDCM位置伺服系统设计 221

9.3.1 引言 221

9.3.2 PWM BDCM伺服系统构成方案与稳态设计 222

9.3.3 PWM BDCM伺服系统数学模型建立 226

9.3.4 PWM BDCM伺服系统动态设计 229

9.3.5 PWM BDCM伺服系统鲁棒性分析 233

9.3.6 PWM BDCM伺服系统台面试验结果 233

附录1 共锥度测量及精度评估 237

附录2 铰链力矩测量误差分析 242

参考文献 244