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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