第1章 绪论 1
1.1 机电控制系统的概念和发展概况 1
1.1.1 控制的基本概念 1
1.1.2 机电控制系统的基本概念 1
1.1.3 控制理论的发展概况 2
1.1.4 机电控制系统的发展概况 3
1.2 机电控制系统的基本控制方式 5
1.2.1 开环控制方式 5
1.2.2 闭环控制方式 6
1.2.3 复合控制方式 7
1.3 机电控制系统的组成 7
1.4 机电控制系统结构分析实例解析 9
1.5 机电控制系统理论的研究对象、任务和基本要求 12
1.5.1 机电控制系统理论的研究对象和任务 12
1.5.2 机电控制系统的基本要求 14
1.6 本书的体系结构 15
习题 16
第2章 控制系统的数学模型 18
2.1 控制系统数学模型的基本概念 18
2.1.1 系统的数学模型及分类 18
2.1.2 建立系统数学模型的一般方法 19
2.2 控制系统的微分方程 20
2.2.1 列写微分方程的一般步骤 20
2.2.2 典型系统的微分方程 21
2.2.3 非线性数学模型的线性化 25
2.3 控制系统的传递函数 27
2.3.1 传递函数的基本概念及主要特点 28
2.3.2 控制系统的特征方程和零点和极点 29
2.3.3 典型环节的传递函数 30
2.4 控制系统的框图及其简化 37
2.4.1 控制系统框图的构成要素及建立 38
2.4.2 控制系统框图的连接方式 41
2.4.3 控制系统框图的等效变换与简化 44
2.4.4 输入和干扰同时作用下的系统传递函数 48
2.5 机电控制系统传递函数推导举例 49
习题 56
第3章 控制系统的时域分析 59
3.1 控制系统的时域响应及其性能指标 59
3.1.1 时间响应及组成 59
3.1.2 典型输入信号 62
3.1.3 控制系统的时域性能指标 65
3.1.4 控制系统时域分析的基本方法及步骤 67
3.2 一阶系统的时域分析 68
3.2.1 一阶系统的数学模型 68
3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应 69
3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应 71
3.2.4 一阶系统的单位速度响应 72
3.3 二阶系统的时域分析 72
3.3.1 二阶系统的单位阶跃响应 73
3.3.2 单位阶跃响应下二阶系统的时域性能分析 79
3.3.3 二阶系统的单位脉冲响应 86
3.3.4 二阶系统的单位速度响应 88
3.4 高阶系统的时域分析 89
3.4.1 高阶系统的时间响应分析 89
3.4.2 高阶系统的主导极点与简化 91
3.5 控制系统的时域稳定性分析 93
3.5.1 线性系统稳定的充分必要条件 94
3.5.2 劳斯稳定判据 96
3.6 控制系统误差时域分析及计算 101
3.6.1 系统的误差与偏差 101
3.6.2 系统的稳态误差与稳态偏差 102
3.6.3 系统的型次与偏差系数 103
3.6.4 扰动作用下的稳态误差 107
3.6.5 提高系统稳态精度的措施 108
习题 109
第4章 根轨迹法 112
4.1 根轨迹与根轨迹方程 112
4.1.1 根轨迹的基本概念 112
4.1.2 根轨迹方程 114
4.2 根轨迹绘制的基本法则 116
4.2.1 根轨迹的数目 116
4.2.2 根轨迹与实轴的关系 116
4.2.3 根轨迹的起始点与终止点 116
4.2.4 实轴上根轨迹右侧开环零点和极点的数目 118
4.2.5 根轨迹的渐近线方位 119
4.2.6 根轨迹的起始角与终止角 121
4.2.7 分离点 123
4.2.8 分离角与会合角 125
4.2.9 虚轴交点 126
4.2.1 0根之和 127
4.3 参数根轨迹及非最小相位系统 129
4.3.1 参数根轨迹 129
4.3.2 非最小相位系统的根轨迹 131
4.4 附加开环零点、极点对系统性能的影响 133
4.4.1 附加开环零点对系统性能的影响 133
4.4.2 附加开环极点对系统性能的影响 136
4.4.3 增加一对开环零点、极点对根轨迹及系统性能的影响 137
习题 139
第5章 控制系统的频域分析 141
5.1 频域特性的基本概念 141
5.1.1 频率特性的定义 142
5.1. 2频率特性和传递函数的关系 144
5.1.3 频率特性的图形表示方法 145
5.2 典型环节及一般系统的频率特性 148
5.2.1 开环系统的典型环节分解 148
5.2.2 典型环节的频率特性 149
5.2.3 不稳定环节的频率特性 157
5.2.4 一般系统奈奎斯特图的绘制 159
5.2.5 一般系统伯德图的绘制 162
5.2.6 最小相位系统和非最小相位系统 165
5.3 控制系统的频域稳定判据与相对稳定性 167
5.3.1 奈奎斯特稳定判据 167
5.3.2 伯德稳定判据 171
5.3.3 控制系统的相对稳定性 172
5.4 频率特性的性能指标 175
习题 177
第6章 控制系统的校正 179
6.1 控制系统校正的基本概念 179
6.1.1 校正 179
6.1.2 校正的方式 180
6.1.3 校正装置 182
6.2 控制系统的设计指标与一般原则 183
6.2.1 控制系统时频性能指标及误差准则 183
6.2.2 频域性能指标与时域性能指标的关系 185
6.2.3 控制系统校正的一般原则 189
6.2.4 系统设计的基本方法 191
6.3 串联校正 191
6.3.1 滞后校正 192
6.3.2 超前校正 202
6.3.3 滞后－超前校正 209
6.4 反馈校正 214
6.4.1 反馈的作用 214
6.4.2 反馈校正装置的设计 219
6.5 前馈校正 221
6.6 控制系统的根轨迹法校正 222
6.6.1 串联滞后校正 222
6.6.2 串联超前校正 226
6.6.3 串联滞后－超前校正 231
习题 234
第7章 机电控制系统的设计方法与实例 237
7.1 机电控制系统的方案设计 237
7.1.1 机电控制系统的基本设计要求 237
7.1.2 机电控制系统的控制方案设计 238
7.2 机电控制系统的元件选择 242
7.2.1 测量元件的选择 242
7.2.2 执行电动机的选择 246
7.2.3 放大装置的选择 254
7.3 机电控制系统的详细设计与设计实例 257
7.3.1 机电控制系统的设计理论概述 257
7.3.2 机电控制系统详细设计的基本流程 259
7.3.3 机电控制系统设计实例分析 261
附录拉普拉斯变换法 271
参考文献 280