作者簡介
黃麗麗,齊魯理工學院副教授。主要研究方向:憶阻計算及神經網絡。主講課程”自動控制原理”獲批省級一流課程。發表教科研論文22篇,其中SCI收錄3篇,發明專利3項,授權計算機軟件著作權1項,獲山東省機械工業科學進步獎三等獎2項、山東電子學會自然科學技術獎二等獎1項。獲第十屆鼎陽杯實驗教學大賽華東賽區”二等獎”。校級”師德標兵”“最美教師”,曾獲”濟南市技術能手”,山東電子學會教育專業委員會委員。
目錄
目 錄
第1章 概論 1
1 1 概述 2
1 1 1 基本概念 2
1 1 2 自動控制系統的基本組成 2
1 1 3 自動控制系統的分類 3
1 1 4 自動控制系統的性能要求 7
1 2 自動控制理論發展簡史 8
應用案例1 電液伺服系統 9
小結 10
習題 10
第2章 控制系統的數學模型 12
2 1 系統的微分方程 13
2 1 1 電氣電子系統 13
2 1 2 機械系統 15
2 1 3 非線性系統的線性化 17
2 2 系統的傳遞函數 20
2 2 1 傳遞函數的定義和性質 20
2 2 2 傳遞函數的零點和極點 22
2 2 3 典型環節 的傳遞函數 23
2 3 系統的結構圖 24
2 3 1 結構圖的構成和繪製 24
2 3 2 結構圖的等效變換 25
2 4 系統的信號流圖 28
2 4 1 信號流圖的繪製 29
2 4 2 梅森公式 29
2 5 MATLAB用於控制系統建模 31
應用案例2 吊車雙擺控制系統 33
小結 35
習題 36
第3章 控制系統的時域分析法 41
3 1 控制系統的典型輸入信號與性能指標 42
3 1 1 控制系統的典型輸入信號 42
3 1 2 控制系統的性能指標 43
3 2 一階系統的性能分析 44
3 2 1 一階系統的數學模型 44
3 2 2 一階系統的響應 44
3 3 二階系統的性能分析 47
3 3 1 二階系統的數學模型 47
3 3 2 二階系統的響應 48
3 3 3 二階系統的動態性能指標 50
3 3 4 零點、極點對二階系統動態性能的影響 52
3 4 線性系統的穩定性分析 54
3 4 1 線性系統的穩定性判據 54
3 4 2 線性系統的穩定性判據的應用 58
3 5 線性系統的穩態誤差分析 58
3 5 1 線性系統的給定穩態誤差 60
3 5 2 線性系統的擾動穩態誤差 62
3 5 3 減小穩態誤差的方法 63
3 6 MATLAB用於時域分析法 63
應用案例3 新型電動輪椅速度控制系統 66
小結 68
習題 68
第4章 控制系統的根軌跡分析法 71
4 1 根軌跡的基本概念 71
4 1 1 根軌跡的定義 72
4 1 2 根軌跡方程 72
4 2 根軌跡圖繪製的基本法則 74
4 2 1 180°根軌跡 75
4 2 2 0°根軌跡 82
4 2 3 參數根軌跡 84
4 3 利用根軌跡分析系統性能 85
4 3 1 在根軌跡上確定特徵根 85
4 3 2 根軌跡與系統性能的關係 86
4 3 3 開環零點、開環極點對系統根軌跡的影響 86
4 3 4 主導極點與偶極子 87
4 4 MATLAB用於根軌跡分析法 88
應用案例4 直線一級倒立擺系統 91
小結 92
習題 92
第5章 控制系統的頻域分析法 95
5 1 頻率特性概述 96
5 1 1 頻率特性的基本概念 97
5 1 2 頻率特性的物理意義 99
5 1 3 頻率特性的表示方法 100
5 2 控制系統的奈奎斯特圖 102
5 2 1 典型環節 的奈奎斯特圖 102
5 2 2 系統開環奈奎斯特圖的繪製 106
5 3 控制系統的伯德圖 112
5 3 1 典型環節 的伯德圖 112
5 3 2 系統開環伯德圖的繪製 114
5 4 頻域穩定判據 117
5 4 1 穩定判據的數學基礎 117
5 4 2 奈奎斯特穩定判據 121
5 4 3 對數頻率穩定判據 123
5 5 穩定裕度 126
5 5 1 相位裕度 126
5 5 2 幅值裕度 127
5 6 控制系統的頻率特性分析 130
5 6 1 基於開環對數頻率特性的系統性能分析 130
5 6 2 基於閉環頻率特性的系統性能分析 132
5 6 3 開環和閉環性能指標之間的關係 134
5 7 MATLAB用於頻域分析法 135
應用案例5 中國空間站機械臂控制系統 137
小結 139
習題 140
第6章 控制系統的校正方法 143
6 1 校正的基本概念及常用的校正方法 144
6 1 1 校正的基本概念 144
6 1 2 常用的校正方法 144
6 2 串聯校正 146
6 2 1 超前校正 147
6 2 2 滯後校正 151
6 2 3 滯後-超前校正 153
6 2 4 PID校正 156
6 3 MATLAB用於控制系統校正 163
應用案例6 自動噴塗機器人控制系統 167
小結 169
習題 169
附錄A 拉普拉斯變換簡表 172
參考文獻 174
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