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目 录 1

第1章伺服系统概论 1

1.1 伺服系统的发展及应用 1

1.2伺服系统的基本概念 2

1.3伺服系统的分类 2

1.4 伺服系统的组成 3

1.5 对伺服系统的基本要求 6

1.5.1 稳定性 7

1.5.2 动态特性 7

1.5.3 稳态特性 8

1.6伺服系统元件 8

1.6.1 执行元件 9

1.6.2 测量元件 13

1.6.3 功率放大元件 19

1.7 伺服系统常用的典型测试信号 20

第2章伺服系统建模原理 23

2.1 物理系统的微分方程 23

2.1.1 电学系统 24

2.1.2 力学系统 25

2.2 物理系统的传递函数 27

2.2.1 传递函数的定义 27

2.2.2 传递函数的性质 28

2.2.3 典型环节的传递函数及其暂态特性 29

2.3 系统动态结构图 36

2.3.1 结构图的建立 37

2.3.2 结构图的等效变换和简化 38

2.4 信号流图 41

2.4.1 信号流图中的术语 42

2.4.2 信号流图的绘制 42

2.4.3梅逊增益公式 43

第3章系统时域与频域分析及稳定判据 45

3.1 引言 45

3.2 控制系统的时域分析 45

3.2.1 系统的时域性能指标 45

3.2.2 一阶系统的动态分析 47

3.2.3 二阶系统的动态分析 49

3.2.4 高阶系统的单位阶跃响应 55

3.3 频率特性及其图示方法 56

3.3.1 频率特性的一般概念 56

3.3.2 频率特性的图示法——奈奎斯特图和伯德图 58

3.4 伺服系统的稳定性分析 62

3.4.1 稳定性的概念 62

3.4.2代数稳定判据 63

3.4.3频率稳定判据 65

3.4.4 对数频率特性稳定判据 69

3.5 伺服系统调整品质的评定 70

3.5.1 稳态特性 70

3.5.2 动态特性 74

3.6 频域特性与时域性能指标间的关系 76

3.7 实例分析 81

3.7.1 天线控制系统的构成 81

3.7.2 控制指标（性能指标） 83

3.7.3速度控制系统分析 83

3.7.4 位移控制系统分析 85

第4章伺服系统的性能改善 87

4.1 引言 87

4.2 伺服系统的基本控制规律 88

4.3 PID调节规律的实现 90

4.3.1 PD控制规律的实现 90

4.3.2 PI控制规律的实现 91

4.3.3 PID控制规律的实现 92

4.4 串联校正 93

4.4.1 超前校正 93

4.4.2 滞后校正 94

4.4.3 滞后－超前校正 95

4.5反馈校正与复合校正 96

4.5.1 反馈校正 96

4.5.2 复合校正 98

4.6 实例分析 99

4.6.1 反馈补偿式步进电动机进给伺服系统方案阐述 99

4.6.2实现原理 100

4.6.3元器件的选择 101

第5章伺服系统的非线性分析 103

5.1 概述 103

5.2 非线性系统的特征 105

5.3 典型非线性特性及其对系统性能的影响 109

5.3.1 饱和非线性特性 110

5.3.2 死区非线性特性 112

5.3.3 间隙非线性特性 114

5.3.4 继电器型非线性特性 115

5.4描述函数法 116

5.4.1 描述函数的基本概念 116

5.4.2 描述函数法分析非线性系统的稳定性 117

5.5 李雅普诺夫稳定性分析 119

第6章数字调节器的设计 124

6.1 引言 124

6.2 数字调节器的间接设计法 125

6.2.1双线性变换 125

6.2.2 正反差分法 126

6.2.3零极点匹配法 128

6.3.1 最少拍系统的设计 129

6.3 数字调节器的直接设计法 129

6.3.2 最少拍无波纹系统的设计 131

6.4 数字PID控制 133

6.4.1 数字PID算法 134

6.4.2 数字PID的改进算法 137

第7章伺服系统的微机控制 143

7.1 微机控制系统的发展与分类 143

7.1.1 计算机控制系统的发展概况 143

7.1.2微机控制系统的分类 145

7.1.3 微机控制系统的特点 146

7.1.4 微机控制系统的发展趋势 147

7.2 微机控制系统的基本要求和结构 147

7.2.1 基本要求 147

7.2.2硬件结构特点 148

7.3 微机控制系统的设计 150

7.2.3软件设计特点 150

7.4微机控制应用 154

7.4.1 双闭环直流数字调速系统 154

7.4.2 渗碳炉微机控制系统 157

第8章复合控制系统 164

8.1 系统的耦合 164

8.2 耦合系统的解耦方法 167

8.3 多变量系统前馈控制 170

8.3.1 前馈控制的概念 170

8.3.2 多变量前馈－反馈控制系统 173

8.4 多变量系统稳定性判据 174

8.4.1 奈奎斯特判据的一般形式 174

8.4.2正奈奎斯特判据 175

8.4.3逆奈奎斯特判据 178

8.4.4 Ostrowski定理及其应用 180

参考文献 184