控制工程基礎(第5版)

控制工程基礎(第5版)

《控制工程基礎(第5版)》是2022年清華大學出版社出版的圖書,作者是董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、劉雲峰、李冬梅。

基本介紹

  • 中文名:控制工程基礎(第5版)
  • 作者:董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、劉雲峰、李冬梅
  • 出版時間:2022年12月1日
  • 出版社:清華大學出版社
  • ISBN:9787302614401 
  • 定價:78 元
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

該教材是在董景新等編著的《控制工程基礎》第4版的基礎上,適應線上線下混合式教學編寫。教材第5版採用紙質教材和數位化資源結合的新式教材,這種教材既能保持紙質教材的結構邏輯嚴謹,又能發揮數位化資源的豐富直觀。教材主要面向機械類、儀器類及其他非控制專業本科生。主要內容包括:控制系統的動態數學模型、時域瞬態回響分析、控制系統的頻率特性、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析和計算、控制系統的綜合與校正、根軌跡法、計算機控制系統、控制系統的非線性問題、MATLAB軟體工具在控制系統分析和綜合中的套用、LabVIEW工具在控制系統分析和綜合中的套用。該教材突出機械運動作為主要控制對象,並對其數學模型和分析綜合重點做了介紹;著重基本概念的建立和解決機電控制問題的基本方法的闡明, 並簡化或略去與機電工程距離較遠較艱深的嚴格數學推導內容;引入和編寫了較多的例題習題, 便於自學;該教材融入了有關的機電一體化新技術和新分析方法,可供相關領域的科技人員參考。同時,為了配合該教材的使用,還編寫了《控制工程基礎實驗指導》和《控制工程基礎習題解》以供選用。

圖書目錄

目錄
1概論
1.1控制理論在工程中的套用和發展
1.2自動控制系統的基本概念
1.2.1自動控制系統的工作原理
1.2.2開環控制與閉環控制
1.2.3反饋控制系統的基本組成
1.2.4自動控制系統的基本類型
1.2.5對控制系統的基本要求
1.3控制理論在機械製造工業中的套用
1.4課程主要內容及學時安排
例題及習題
2控制系統的動態數學模型
2.1微分方程表示的基本環節數學模型
2.1.1質量彈簧阻尼系統
2.1.2電路網路
2.1.3電動機
2.2數學模型的線性化
2.3拉普拉斯變換及反變換
2.3.1拉普拉斯變換的定義
2.3.2簡單函式的拉普拉斯變換
2.3.3拉普拉斯變換的性質
2.3.4拉普拉斯反變換
2.3.5藉助拉普拉斯變換解常係數線性微分方程
2.4傳遞函式以及典型環節的傳遞函式
2.4.1比例環節
2.4.2一階慣性環節
2.4.3微分環節
2.4.4積分環節
2.4.5二階振盪環節
2.5系統函式方塊圖及其簡化
2.6系統信號流圖及梅森公式
2.7受控機械對象數學模型
2.8繪製實際物理系統的函式方塊圖
2.9控制系統數學模型的MATLAB實現
2.9.1控制系統在MATLAB中的描述
2.9.2計算閉環傳遞函式
2.9.3套用舉例
*2.10狀態空間方程的基本概念
例題及習題
3時域瞬態回響分析
3.1時域回響以及典型輸入信號
3.1.1階躍函式
3.1.2斜坡函式
3.1.3加速度函式
3.1.4脈衝函式
3.1.5正弦函式
3.2一階系統的瞬態回響
3.2.1一階系統的單位階躍回響
3.2.2一階系統的單位斜坡回響
3.2.3一階系統的單位脈衝回響
3.3二階系統的瞬態回響
3.3.1二階系統的單位階躍回響
3.3.2二階系統的單位脈衝回響
3.3.3二階系統的單位斜坡回響
3.4時域分析性能指標
3.5高階系統的瞬態回響
3.6藉助MATLAB進行系統時間回響分析
3.6.1基於Toolbox工具箱的時域分析
3.6.2系統框圖輸入與仿真工具Simulink
3.7時域瞬態回響的實驗方法
例題及習題
4控制系統的頻率特性
4.1機電系統頻率特性的概念及其基本實驗方法
4.1.1頻率特性概述
4.1.2頻率特性的實驗求取
4.2極坐標圖
4.2.1典型環節的奈氏圖
4.2.2奈氏圖的一般作圖方法
4.3對數坐標圖
4.3.1典型環節的伯德圖
4.3.2一般系統伯德圖的作圖方法
4.3.3最小相位系統
4.4由頻率特性曲線求系統傳遞函式
4.5由單位脈衝回響求系統的頻率特性
4.6控制系統的閉環頻響
4.6.1由開環頻率特性估計閉環頻率特性
4.6.2系統頻域指標
4.7機械系統動剛度的概念
4.8藉助MATLAB進行控制系統的頻域回響分析
4.8.1頻率回響的計算方法
4.8.2頻率回響曲線的繪製
例題及習題
5控制系統的穩定性分析
5.1系統穩定性的基本概念
5.2系統穩定的充要條件
5.3代數穩定性判據
5.3.1勞斯穩定性判據
5.3.2赫爾維茨穩定性判據
5.4奈奎斯特穩定性判據
5.4.1映射定理
5.4.2奈奎斯特穩定性判據
5.4.3奈奎斯特穩定性判據套用於最小相位系統
5.5套用奈奎斯特穩定性判據分析延時系統的穩定性
5.5.1延時環節串聯在閉環系統的前向通道中時的系統穩定性
5.5.2延時環節並聯在閉環系統前向通道中時的系統穩定性
5.6由伯德圖判斷系統的穩定性
5.7控制系統的相對穩定性
5.7.1採用勞斯判據看系統相對穩定性
5.7.2採用奈奎斯特穩定性判據看系統相對穩定性及其相對穩定性指標
5.8藉助MATLAB分析系統穩定性
例題及習題
6控制系統的誤差分析和計算
6.1穩態誤差的基本概念
6.2輸入引起的穩態誤差
6.2.1誤差傳遞函式與穩態誤差
6.2.2靜態誤差係數
6.3干擾引起的穩態誤差
6.4減小系統誤差的途徑
6.5動態誤差係數
例題及習題
7控制系統的綜合與校正
7.1系統的性能指標
7.1.1時域性能指標
7.1.2開環頻域指標
7.1.3閉環頻域指標
7.1.4綜合性能指標(誤差準則)
7.2系統的校正概述
7.3串聯校正
7.3.1超前校正
7.3.2滯後校正
7.3.3滯後超前校正
7.3.4PID調節器
7.4反饋校正
7.4.1利用反饋校正改變局部結構和參數
7.4.2速度反饋和加速度反饋
7.5用頻率法對控制系統進行綜合與校正
7.5.1典型系統的希望對數頻率特性
7.5.2希望對數頻率特性與系統性能指標的關係
7.5.3用希望對數頻率特性進行校正裝置的設計
7.6典型控制系統舉例
7.6.1直流電動機調速系統
7.6.2電壓位置隨動系統
7.7確定控制方式及參數的其他方法
7.7.1任意極點配置法
7.7.2高階系統累試法
7.7.3試探法
7.7.4齊格勒尼科爾斯法
7.8MATLAB在系統綜合校正中的套用
7.8.1MATLAB函式在系統校正中的套用
7.8.2Simulink在系統綜合校正中的套用
例題及習題
8根軌跡法
8.1根軌跡與根軌跡方程
8.1.1根軌跡
8.1.2根軌跡方程及相角、幅值條件
8.2繪製根軌跡的基本法則
8.3其他參數根軌跡圖的繪製
8.4根軌跡圖繪製舉例
8.5系統閉環零點、極點的分布與性能指標
8.5.1閉環零極點分布與階躍回響的定性關係
8.5.2利用主導極點估算系統性能指標
8.6藉助MATLAB進行系統根軌跡分析
8.6.1根軌跡的相關函式
8.6.2利用MATLAB進行系統根軌跡分析
例題及習題
9計算機控制系統
9.1計算機控制系統概述
9.1.1計算機控制系統的組成
9.1.2計算機內信號的處理和傳遞過程
9.1.3計算機控制系統理論
9.2線性離散系統的數學模型
9.2.1線性常係數差分方程
9.2.2Z變換
9.2.3脈衝傳遞函式
*9.2.4離散狀態空間模型
9.3線性離散系統的性能分析
9.3.1線性離散系統的穩定性分析
9.3.2線性離散系統的穩態誤差分析
9.4計算機控制系統的模擬化設計方法
9.4.1數字校正環節的近似設計方法
9.4.2數字PID控制器
9.5MATLAB在計算機控制系統中的套用
9.5.1Z變換和Z反變換
9.5.2連續系統的離散化方法
9.5.3利用Toolbox工具箱分析離散系統
9.5.4利用Simulink分析離散系統
例題及習題
*10控制系統的非線性問題
10.1概述
10.1.1典型的非線性類型
10.1.2分析非線性系統的方法
10.2描述函式法
10.2.1定義
10.2.2飽和放大器
10.2.3兩位置繼電特性
10.2.4死區
10.2.5三位置繼電特性
10.2.6間隙
10.2.7利用描述函式法分析非線性系統穩定性
10.3相軌跡法
10.3.1相軌跡的作圖法
10.3.2奇點
10.3.3從相軌跡求時間信息
10.3.4非線性系統的相平面分析
10.4李雅普諾夫穩定性方法
10.5藉助MATLAB分析系統非線性
10.5.1非線性系統的時域及頻域特性的MATLAB實現
10.5.2非線性系統的相平面圖
例題及習題
11基於LabVIEW的控制系統動態仿真演示軟體
11.1LabVIEW介紹
11.2藉助LabVIEW建立和分析控制系統
11.2.1在LabVIEW中創建一個虛擬儀器(VI)
11.2.2系統參數輸入
11.2.3系統模型建立、分析及仿真
11.2.4系統結果輸出
11.3藉助LabVIEW分析控制系統的時域特性
11.3.1系統傳遞函式輸入
11.3.2時域特性分析
11.4藉助LabVIEW分析控制系統的頻率特性
11.4.1系統傳遞函式輸入
11.4.2系統頻域特性分析
11.4.3開環系統伯德圖繪製
11.4.4閉環系統的頻率特性
11.5藉助LabVIEW分析控制系統的穩定性
11.6藉助LabVIEW分析控制系統的穩態誤差
11.7LabVIEW在系統綜合校正中的套用
11.8藉助LabVIEW進行系統根軌跡分析
附錄A拉普拉斯變換表
附錄B高階最優模型最佳頻比的證明
部分習題參考答案
參考文獻

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