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第1章 绪论 1

1.1 液压控制系统的工作原理及组成 2

1.1.1 液压控制系统的工作原理 2

1.1.2 液压控制系统的组成 4

1.2 液压控制系统的分类 4

1.3 液压控制系统的优缺点 5

1.3.1 液压伺服控制的优点 5

1.3.2 液压伺服控制的缺点 6

1.4 液压控制系统的应用 6

1.5 机电控制系统仿真基本概念 7

1.6 液压控制系统的研究内容与研究方法 9

习题 11

第2章 基于MATLAB的液压控制系统理论基础 12

2.1 引言 12

2.2 液压控制系统的基本性质 12

2.2.1 开环控制系统与闭环控制系统 12

2.2.2 液压控制系统组成结构 14

2.2.3 液压控制系统的品质要求 14

2.2.4 液压控制系统的典型输入信号 15

2.2.5 液压控制系统的常用研究方法 17

2.3 液压控制系统的数学模型 17

2.4 MATLAB的仿真集成环境Simulink 32

2.4.1 传递函数方框图 32

2.4.2 仿真工具Simulink 35

2.5 MATLAB/Simulink在时域分析中的应用 41

2.6 系统的频率特性 43

2.6.1 频率响应 43

2.6.2 频率特性伯德图示法 44

2.6.3 稳定裕度 46

2.6.4 稳态性能计算 48

2.7 线性系统的根轨迹分析 50

2.7.1 二阶系统的根轨迹分析 50

2.7.2 根轨迹绘制原理 54

2.7.3 绘制根轨迹的MATLAB工具 54

2.8 基于伯德图的系统综合与校正 55

2.8.1 相位超前校正 56

2.8.2 相位滞后校正 60

2.8.3 相位滞后—超前校正 63

习题 70

第3章 液压控制阀 72

3.1 圆柱滑阀的结构形式及分类 72

3.2 阀芯液压力 74

3.2.1 液体的压缩性分析 74

3.2.2 滑阀受力分析 76

3.2.3 滑阀的驱动力 80

3.3 液压桥路 80

3.4 滑阀静态特性的一般分析 84

3.4.1 滑阀压力—流量方程的一般表达式 84

3.4.2 滑阀的静态特性曲线 86

3.4.3 阀的线性化分析和阀的系数 87

3.5 零开口四边滑阀的静态特性 88

3.6 实际零开口四边滑阀的静态特性 91

3.7 正开口四边滑阀的静态特性 93

3.8 双边滑阀的静态特性 95

3.9 喷嘴挡板阀 98

3.9.1 单喷嘴挡板阀的静态特性 98

3.9.2 双喷嘴挡板阀的静态特性 101

3.9.3 作用在挡板上的液流力 108

3.9.4 喷嘴挡板阀的设计 110

3.10 滑阀的输出功率及效率 111

3.11 滑阀的设计 113

3.11.1 结构形式的选择 113

3.11.2 主要参数的确定 113

习题 115

第4章 液压动力机构 116

4.1 液压动力机构与负载的匹配 116

4.1.1 负载的类型及特性 117

4.1.2 等效负载的计算 121

4.1.3 液压动力元件地输出特性 123

4.1.4 动力机构与负载匹配 124

4.2 对称阀四通阀控对称液压缸 127

4.2.1 基本方程 127

4.2.2 方块图与传递函数 129

4.3 对称阀控非对称液压缸 137

4.4 四通阀控液压马达 142

4.5 三通阀控制液压缸 143

4.5.1 基本方程 144

4.5.2 传递函数 144

4.6 泵控液压马达 146

4.6.1 基本方程 147

4.6.2 传递函数 148

4.6.3 泵控液压马达与阀控液压马达的比较 149

思考题 149

习题 150

第5章 机液伺服系统 151

5.1 阀控液压缸外反馈机液位置伺服系统 151

5.2 机液伺服系统的稳定性分析 153

5.2.1 Routh稳定判据 153

5.2.2 机液伺服系统的稳定性判据和稳定裕量 155

5.2.3 稳定性计算举例 157

5.3 影响稳定性的因素 162

5.3.1 主要结构参数的影响 162

5.3.2 结构刚度对稳定性的影响 162

5.4 动压反馈装置 166

5.5 液压转矩放大器 170

5.5.1 结构原理 170

5.5.2 方框图及传递函数 171

5.5.3 液压转矩放大器稳定计算举例 172

5.6 机液伺服系统的稳态误差 174

5.6.1 跟随误差计算 175

5.6.2 负载误差计算 176

5.6.3 影响系统工作精度的因素 177

5.6.4 液压伺服系统稳态误差计算举例 177

思考题 179

习题 179

第6章 电液伺服阀 181

6.1 电液伺服阀的组成及分类 181

6.1.1 电液伺服阀的组成 181

6.1.2 电液伺服阀的分类 182

6.2 力矩马达 183

6.2.1 力矩马达的分类及要求 183

6.2.2 永磁动铁式力矩马达 184

6.2.3 永磁动圈式力马达 188

6.2.4 动铁式力矩马达与动圈式力马达的比较 188

6.3 单级滑阀式电液伺服阀 188

6.3.1 动铁式单级电液伺服阀 189

6.3.2 动圈式单级电液伺服阀 196

6.4 力反馈两级电液伺服阀 198

6.4.1 工作原理 199

6.4.2 基本方程与方块图 199

6.4.3 力反馈伺服阀的稳定性分析 203

6.4.4 力反馈伺服阀的传递函数 207

6.4.5 力反馈伺服阀的频宽 208

6.4.6 力反馈伺服阀的静态特性 210

6.4.7 力反馈伺服阀的设计计算 210

6.5 直接反馈两极滑阀式电液伺服阀 213

6.6 电液伺服阀的特性及主要的性能指标 216

6.6.1 静态特性 216

6.6.2 动态特性 219

6.6.3 输入特性 219

思考题 220

习题 221

第7章 电液伺服系统 222

7.1 电液伺服系统的类型 222

7.2 电液位置伺服系统的分析 223

7.3 电液伺服系统的校正 235

7.3.1 滞后校正 235

7.3.2 速度与加速度反馈校正 237

7.3.3 压力反馈和动压反馈校正 239

7.4 电液速度控制系统 240

7.4.1 阀控马达速度控制系统 240

7.4.2 泵控马达速度控制系统 242

7.5 电液力控制系统 248

思考题 256

习题 256

第8章 液压伺服系统设计 258

8.1 液压伺服系统的设计步骤 258

8.1.1 明确设计要求 258

8.1.2 拟定控制方案，画出系统原理图 259

8.1.3 确定液压动力元件参数，选择系统元件 259

8.1.4 动态计算 262

8.1.5 检验系统静、态品质，需要时对系统进行校正 262

8.2 电液位置伺服系统设计举例 262

8.3 电液速度控制系统设计举例 275

思考题 283

习题 283

第9章 液压能源 284

9.1 对油源品质的要求 284

9.2 液压能源的基本形式 285

9.3 恒压能源的动态分析和参数选择 286

9.3.1 定量泵—溢流阀恒压能源 286

9.3.2 变量泵—恒压能源 289

9.4 液压能源与负载的匹配 291

9.5 油液污染及控制 292

9.5.1 污染的危害 292

9.5.2 油液污染的原因 293

9.5.3 污染控制 293

9.5.4 过滤器 294

习题 297

第10章 液压系统的现代控制方法 298

10.1 最优二次型控制的基本理论 300

10.1.1 最优控制的基本内容与定义 300

10.1.2 最优二次型的基 300

10.2 二次型优化理论在液压伺服系统中的应用 302

10.3 负载干扰的补偿 305

10.4 采用状态观测器实现干扰的补偿 308

10.5 状态空间表达式的建立 314

10.5.1 由结构图模型建立状态空间表达式 314

10.5.2 由传递函数模型建立状态空间表达式 317

10.6 状态变换 321

10.6.1 状态向量的非唯一性及特征不变性 321

10.6.2 常用标准型 323

10.6.3 MATLAB下建立状态空间模型 326

10.7 系统能控性和能观性 327

10.7.1 能控性 328

10.7.2 能观性 329

10.7.3 单输入系统的能控标准型和能观标准型 331

10.7.4 基于MATLAB的能控性与能观性分析 333

10.8 李雅普诺夫稳定性与判别方法 337

10.8.1 李雅普诺夫的稳定性判据 337

10.8.2 线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析 338

10.8.3 基于MATLAB的李雅普诺夫稳定性分析 338

10.9 线性定常系统的设计与综合 341

10.9.1 状态反馈实现极点配置 341

10.9.2 最优控制系统的设计 347

习题 350

第11章 非线性控制系统 354

11.1 非线性系统概述 354

11.1.1 典型的非线性特性 354

11.1.2 非线性系统的特点 356

11.2 非线性元件的描述函数 357

11.2.1 描述函数的基本概念 357

11.2.2 非线性元件描述函数 358

11.3 用描述函数分析非线性控制系统 361

11.4 相轨迹 362

11.4.1 相轨迹的基本概念 362

11.4.2 相轨迹的绘制 363

11.4.3 奇点的分类与极限环 365

11.4.4 由相轨迹求系统的瞬态相应 366

11.5 非线性系统的相平面分析 366

11.5.1 具有分段线性的非线性系统 367

11.5.2 继电器型非线性系统 368

11.6 非线性因素对稳定性的影响 370

11.7 利用Simulink仿真平台分析非线性液压控制系统实例 376

习题 383

第12章 离散控制系统辅助设计 385

12.1 概述 385

12.1.1 离散控制系统的基本组成 385

12.1.2 数字控制系统工作过程 386

12.1.3 离散控制系统的基本特点 386

12.1.4 离散控制系统的研究方法 386

12.2 离散信号的数学描述 388

12.2.1 采样过程及采样定理 388

12.2.2 保持器的数学描述 389

12.3 Z变换 391

12.3.1 离散信号的Z变换 391

12.3.2 Z变换和Z反变换的MATLAB实现 393

12.4 离散控制系统的数学模型 395

12.4.1 离散系统的时域数学模型 395

12.4.2 离散系统频域数学模型 397

12.5 离散控制系统分析 400

12.5.1 离散控制系统的稳定性 400

12.5.2 采样周期与开环增益对稳定性的影响 402

12.5.3 离散控制系统MATLAB时域响应和频域响应 405

12.6 频率特性和根轨迹设计 411

习题 416

参考文献 418