第1章 机械与控制 11
1.1 自动控制工程学与机械控制 11
1.2 机械控制与机械的进步 15
1.3 机械工程技术人员和控制工程学 19
第2章 机械控制系统的基本组成 21
2.1 控制系统信号的传递 21
2.1.1 具有单向信号的控制系统 21
2.1.2 具有反馈信号的控制系统 23
2.1.3 前馈控制与反馈控制 25
2.2 控制装置的结构要素 26
2.2.1 微型电子计算机 27
2.2.2 传感器 29
2.2.3 传动装置 31
第3章 机械控制的关键词8选 35
3.1 控制系统的数学描述 35
3.2 传递函数 39
3.3 特征方程/特征根 41
3.4 根轨迹法 43
3.5 状态变量/状态方程 46
3.6 可控制性/可观测性 51
3.7 状态反馈 54
3.8 矩阵特征值/极点配置法 56
第4章 雷达天线速度/位置的控制 61
4.1 天线控制系统的构成 61
4.1.1 组成环节的单元 62
4.1.2 系统的数学模型 63
4.1.3 方框图和传递函数 63
4.2 控制指标 65
4.3 速度控制系统的设计 67
4.4 天线位置控制系统的设计 72
4.4.1 仅有位置反馈 72
4.4.2 (位置+速度)的反馈 73
4.4.3 方框图和特征方程 74
4.4.4 随系数a变化的根轨迹 76
4.4.5 用仿真法确认性能指标 79
4.5 问题与解答 80
第5章 倒立振子/台车系统的控制 85
5.1 数学模型的线性化 85
5.2 状态方程和输出方程 88
5.3 可控制性和可观测性的判断 89
5.4 状态反馈 92
5.5 根据极点配置法确定反馈系数 94
5.5.1 系统参数和系统特征根 94
5.5.2 极点配置法原理 95
5.5.3 特征根和反馈系数的确定 96
5.6 仿真结果的分析 98
5.6.1 初始状态振子角度倾斜时的时间响应 99
5.6.2 初始状态台车偏移基准位置时的时间响应 100
5.6.3 用极点配置法求得的三种反馈系数的时间响应 101
5.7 问题与解答 103
第6章 倒立振子控制系统的制作 109
6.1 倒立振子/台车系统的实验模型 109
6.1.1 在水平轨道上运行的单轨式台车 109
6.1.4 回转式编码器的读取精度 111
6.1.5 DC电动机的规格和驱动方法 111
6.1.2 可调整转动惯量的倒立振子 111
6.1.3 电机通过钢丝驱动的台车 111
6.2 控制装置的结构 113
6.3 实验模型的控制分析 114
6.4 微型计算机程序 119
6.5 倒立振子/台车的控制实验 121
6.5.1 实验顺序 121
6.5.2 实验控制参数的修正 122
6.5.3 控制系统的特性评价 123
7.1 柔性手臂对机器人的必要性 127
第7章 机器人柔性手臂的控制 127
7.2 柔性手臂的实验模型 129
7.3 状态方程的建立 130
7.3.1 集中参数模型 130
7.3.2 系统参数和变量的定义 131
7.3.3 数学模型 132
7.3.4 状态方程 133
7.4 系统的特性分析 135
7.4.1 实验参数 135
7.4.2 比例变换 136
7.4.3 系统矩阵的特征值和手臂的振型 137
7.4.4 可控制性和可观测性 140
7.5 用极点配置法进行设计和仿真 141
7.5.1 依极点配置法确定反馈系数 141
7.5.2 利用仿真确认控制效果 142
7.6 控制系统的实现 144
7.6.1 输出的检测方法 144
7.6.2 DC电动机的驱动方法 145
7.6.3 微型计算机处理的内容 146
7.6.4 实验结果 147
7.7 总结 148
参考文献 149
附录 151