机械工程控制基础PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1控制工程概述 1

1.1.1工程控制论的诞生及其意义 1

1.1.2控制工程的基本概念 2

1.2系统的分类 5

1.2.1按反馈情况分类 5

1.2.2按输入信号的变化规律分类 7

1.2.3按系统内部的信号类型分类 7

1.2.4按数学模型的类型分类 8

1.3对控制系统的基本要求 9

1.3.1稳定性 9

1.3.2快速性 9

1.3.3准确性 9

1.4控制工程的发展 10

1.5本课程的主要内容和学习方法 11

1.6习题 12

第2章 控制系统的数学模型 13

2.1系统的微分方程 13

2.1.1列写微分方程的一般方法 13

2.1.2非线性微分方程的线性化 16

2.2拉氏变换及拉氏逆变换 19

2.2.1复变函数 19

2.2.2拉氏变换的定义和性质 22

2.2.3拉氏逆变换 26

2.3系统的传递函数 32

2.3.1传递函数的定义 32

2.3.2传递函数的基本性质 32

2.3.3典型环节的传递函数 34

2.4系统的方框图及其简化 42

2.4.1绘制系统方框图的一般步骤 42

2.4.2传递函数方框图的等效变换 45

2.4.3反馈控制系统的传递函数 50

2.5相似系统 52

2.6习题 54

第3章 控制系统的时域分析 57

3.1时间响应及典型输入信号 57

3.1.1时间响应 57

3.1.2典型输入信号 58

3.2一阶系统的时域分析 59

3.2.1一阶系统的数学模型 59

3.2.2一阶系统的单位脉冲响应 60

3.2.3一阶系统的单位阶跃响应 60

3.3二阶系统的时域分析 62

3.3.1二阶系统的数学模型 62

3.3.2二阶系统的单位脉冲响应 64

3.3.3二阶系统的单位阶跃响应 65

3.3.4二阶系统响应的性能指标 66

3.4高阶系统的时域分析 71

3.5系统误差分析 72

3.5.1误差和稳态误差 72

3.5.2典型输入作用下的稳态误差 73

3.5.3扰动作用下的稳态误差 78

3.6习题 80

第4章 控制系统的频域分析 83

4.1频率特性概述 83

4.1.1频率特性的基本概念 83

4.1.2频率特性的求取方法 85

4.1.3频率特性分析法的特点 88

4.2频率特性的极坐标图 89

4.2.1极坐标图的基本概念 89

4.2.2典型环节的极坐标图 90

4.2.3 Nyquist图的一般形状 94

4.3频率特性的对数坐标图 96

4.3.1对数坐标图的基本概念 97

4.3.2典型环节的对数坐标图 98

4.3.3 Bode图的一般画法 105

4.3.4最小相位系统和非最小相位系统 107

4.4频域性能指标与时域性能指标间的关系 110

4.4.1闭环频率特性及其性能指标 110

4.4.2二阶系统时域响应与频域响应的关系 111

4.5本章小结 112

4.6习题 113

第5章 控制系统的稳定性分析 115

5.1稳定性的基本概念和基本条件 115

5.1.1稳定性的基本概念 115

5.1.2稳定性的基本条件 116

5.2稳定性判据 118

5.2.1劳斯-胡尔维茨（Routh-Hurwitz）稳定性判据 118

5.2.2奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据 125

5.2.3伯德稳定性判据 130

5.2.4控制系统参数对系统稳定性的影响 132

5.3系统的相对稳定性 133

5.3.1相对稳定性的概念 133

5.3.2幅值裕度和相位裕度 134

5.3.3条件稳定系统 138

5.4习题 142

第6章 控制系统的校正 146

6.1系统校正的基本概念 146

6.1.1系统的时域和频域性能指标 146

6.1.2校正方式 147

6.2系统的串联校正 147

6.3系统的PID校正 157

6.4系统的并联校正 160

6.5习题 162

第7章 离散控制系统和现代控制理论简介 164

7.1离散控制系统 164

7.1.1离散控制系统的基本概念 164

7.1.2信号的采样 165

7.1.3 Z变换和Z反变换 167

7.1.4线性离散系统的数学模型和稳定性分析 175

7.2现代控制理论简介 182

7.2.1控制系统的状态空间表达式 182

7.2.2系统的能控性与能观性 186

7.3习题 190

参考文献 192