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控制工程基础
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控制工程基础

作者：吴华春
出版社：华中科技大学出版社出版时间：2020-06-01
开本： 16开 页数： 372
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控制工程基础 版权信息

控制工程基础 内容简介

《控制工程基础》主要介绍经典控制理论中时域分析、频域分析和控制系统设计与校正的方法。全书共分6章，前2章为控制系统工作原理及组成、数学模型等基础知识；第3章和第4章为控制系统分析方法；第5章为PID控制律及控制系统设计与校正；第6章为硬盘和磁悬浮小球控制实例设计。每章均有教学提示、教学要求、深化拓宽、案例、小结和习题。本书即可作为高等学校近机械类和非机械类专业控制工程基础课程的教材，也可作为自考教材、高职高专工科机械类、机电类专业教材，并可供相关专业的师生和工程技术人员参考。

控制工程基础 目录

目录

第1章绪论(1)

1.1控制理论的基本含义(1)

1.1.1经典控制理论(2)

1.1.2现代控制理论(2)

1.2控制系统的基本概念(3)

1.2.1系统的概念(3)

1.2.2控制与自动控制的概念(3)

1.3控制系统的工作原理与组成(4)

1.3.1控制系统的工作原理(4)

1.3.2控制系统的组成(6)

1.4控制系统的基本类型(7)

1.4.1按控制策略分类(7)

1.4.2按输入信号的性质分类(8)

1.4.3按传递信号的性质分类(9)

1.5控制系统的性能要求(9)

本章小结(10)

习题(11)

第2章控制系统的数学模型(12)

2.1控制系统的微分方程(12)

2.1.1微分方程建立步骤(13)

2.1.2控制系统的微分方程(13)

2.2拉氏变换与反变换(15)

2.2.1拉氏变换的定义(15)

2.2.2典型时间函数的拉氏变换(16)

2.2.3拉氏变换定理(18)

2.2.4拉氏反变换(21)

2.2.5拉氏变换求解线性微分方程(25)

2.3控制系统的传递函数(26)

2.3.1传递函数的定义(26)

2.3.2传递函数的基本性质(27)

2.3.3典型环节的传递函数(28)

2.4系统方框图及其简化(33)

2.4.1控制系统框图绘制步骤(34)

2.4.2方框图的连接方式(35)

2.4.3方框图的简化(36)

2.5控制系统常用传递函数(39)

2.5.1闭环系统的开环传递函数(39)

2.5.2给定输入作用下的闭环传递函数(40)

2.5.3扰动作用下的闭环传递函数(40)

2.6信号流图和梅逊公式(41)

2.6.1信号流图(41)

2.6.2梅逊公式(43)

2.7非线性模型的线性化(45)

2.7.1线性化问题的提出(45)

2.7.2非线性数学模型的线性化(45)

2.8控制系统建模举例(47)

本章小结(49)

习题(50)

第3章控制系统的时域分析(54)

3.1时域响应(54)

3.2典型输入信号(55)

3.3一阶系统的时域分析(57)

3.3.1一阶系统的单位阶跃响应(58)

3.3.2一阶系统的脉冲响应(59)

3.4二阶系统的时域分析(59)

3.4.1二阶系统的单位阶跃响应(60)

3.4.2控制系统的时域性能指标(63)

3.4.3二阶系统的脉冲响应(66)

3.5高阶系统的时域分析(69)

3.5.1高阶系统的单位阶跃响应(69)

3.5.2主导极点(71)

3.5.3高阶系统阶跃性能指标(72)

3.6控制系统稳定性分析(73)

3.6.1稳定的概念(73)

3.6.2稳定的条件(74)

3.6.3劳斯稳定判据(76)

3.7控制系统稳态误差分析(79)

3.7.1偏差及误差的概念(79)

3.7.2系统的类型和偏差系数(81)

3.7.3扰动作用下的稳态误差(83)

3.7.4控制系统稳态精度改善措施(84)

本章小结(85)

习题(86)

第4章控制系统的频域分析(89)

4.1频率特性的基本概念(89)

4.1.1频率响应(89)

4.1.2频率特性(90)

4.1.3频率特性的求取方法及表达方式(91)

4.2典型环节的频率特性(95)

4.2.1比例环节(95)

4.2.2惯性环节(95)

4.2.3一阶微分环节(98)

4.2.4二阶振荡环节(99)

4.2.5积分环节(103)

4.2.6延迟环节(104)

4.3控制系统的开环频率特性(105)

4.3.1*小相位系统(105)

4.3.2系统开环传递函数奈奎斯特图的绘制(106)

4.3.3系统开环传递函数伯德图的绘制(109)

4.3.4传递函数的实验确定法(112)

4.4系统稳定性的频域分析(116)

4.4.1奈奎斯特稳定性判据(116)

4.4.2伯德稳定性判据(122)

4.4.3控制系统的相对稳定性(124)

4.5系统动态性能的频域指标(126)

4.5.1闭环系统的频率特性(126)

4.5.2闭环频域性能指标(128)

4.5.3开环系统频域性能指标(130)

4.5.4用开环系统频率特性分析闭环系统性能(131)

本章小结(132)

习题(133)

第5章控制系统的综合与校正(138)

5.1校正的基本概念(138)

5.1.1控制系统的性能指标(138)

5.1.2控制系统的校正概念(139)

5.1.3系统常用校正方式(139)

5.2PID控制器(140)

5.2.1PID控制器(140)

5.2.2P控制(141)

5.2.3PI控制(142)

5.2.4PD控制(144)

5.2.5PID控制(145)

5.3PID控制器的实现(146)

5.3.1PD控制器(147)

5.3.2PI控制器(147)

5.3.3PID控制器(147)

5.4反馈校正(148)

5.4.1反馈校正的连接形式(148)

5.4.2反馈校正的特点(149)

5.5复合校正(149)

5.5.1顺馈补偿(150)

5.5.2前馈补偿(151)

本章小结(151)

习题(152)

第6章控制系统计算机辅助设计(154)

6.1概述(154)

6.2硬盘控制分析与建模(155)

6.2.1硬盘工作原理(155)

6.2.2硬盘控制建模(158)

6.3MATLAB简介(159)

6.3.1MATLAB简介(159)

6.3.2MATLAB Simulink(161)

6.4硬盘控制系统校正(162)

6.4.1硬盘控制系统性能分析(162)

6.4.2硬盘控制系统时域校正(164)

6.4.3硬盘控制系统频域校正(169)

6.5磁悬浮小球系统校正(171)

本章小结(175)

习题(175)

参考文献(177)


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控制工程基础 作者简介

吴华春，教授，博士生导师,武汉理工大学机电工程学院副院长。主要研究方向：机电控制与自动化技术、 磁悬浮支承技术、机械工况监测与故障诊断。主持国家自然科学基金、晨光计划等横向项目20余项，发表论文40余篇，国家发明专利授权15项。现任机电工程学院副院长、校“双一流”建设培育项目首席专家、湖北省磁悬浮工程技术研究中心主任、中国磁悬浮技术青年委员会副主任。国家自然科学基金评审专家、中国机械工程学会高级会员、湖北省机电工程学会理事、中国机械工程学会流体工程分会第六届理事会理事。

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