了得網研究生_機電繫統控制原理及應用

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本書以“面向工程、寬基礎、強能力、重應用，以社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術為主線”作為編寫總原則。
本書的內容既包括經典的自動控制原理、現代傳感與檢測技術、先進驅動技術以及控制繫統設計基本方法等基本內容，包括民用典型機電產品的設計方法以及具有國防特色的產品或繫統的設計原理與設計方案，利於理解控制理論真諦；全書選擇的典型機電繫統都來源於科研成果，如小型地面機器人、微小型飛行器以及彈道修正引信等許多高科技產品的控制繫統分析和設計，有利於幫助學生建立起繫統工程的概念，提高應用控制理論設計實際控制繫統的能力。

內容簡介

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本書主要內容包括控制繫統的動態數學模型、時域瞬態響應分析、控制繫統的頻率特性、控制繫統的穩定性分析、控制繫統的誤差分析和計算、控制繫統的綜合與校正、根軌跡法、新型傳感器與執行器、控制繫統設計實例等。該書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，引入了較多有實際背景的例題和習題，便於自學。
《機電繫統控制原理及應用》主要面向機械類、武器類和其他非控制專業高年級本科生、研究生，以及從事控制繫統研究相關領域的科技人員參考。

第1章控制繫統導論 1.1 機電控制繫統的基本概念 1.1.1 機電一體化的概念與內涵 1.1.2 控制的基本概念 1.2 機電控制繫統的組成 1.2.1 機電控制繫統的組成概述 1.2.2 控制裝置的功能 1.3 機電控制繫統的性能要求和指標 1.3.1 機電控制繫統的性能要求 1.3.2 機電控制繫統的性能指標 1.4 控制繫統設計概述 1.4.1 自動控制簡史 1.4.2 控制繫統前瞻 1.4.3 控制繫統設計過程 1.5 典型機電控制繫統 1.5.1 磁盤驅動繫統介紹 1.5.2 磁盤驅動繫統設計步驟練習題第2章機電控制繫統的數學模型 2.1 控制繫統時域數學模型的建立 2.1.1 物理繫統微分方程的建立 2.1.2 物理繫統的線性近似 2.2 線性繫統的傳遞函數 2.2.1 傳遞函數定義 2.2.2 拉氏變換 2.2.3 關於傳遞函數的幾點說明 2.2.4 典型環節的傳遞函數 2.3 控制繫統的結構圖 2.3.1 結構圖的四種 2.3.2 結構圖的基本形式和等效變換 2.3.3 五種常用的等效變換法則 2.3.4 開環傳遞函數和閉環傳遞函數 2.4 信號流圖模型 2.5 利用MATLAB進行繫統建模與仿真 2.5.1 傳遞函數的多項式表示 2.5.2 連續繫統的模型轉換 2.5.3 結構圖化簡 2.6 設計實例——磁盤驅動繫統數學建模練習題第3章時域分析法 3.1 時間響應性能指標 3.1.1 典型輸入信號 3.1.2 階躍響應性能指標 3.2 一階繫統的時域分析 3.2.1 一階繫統的數學模型 3.2.2 一階繫統的單位階躍響應 3.3 二階繫統的時域分析 3.3.1 二階繫統的數學模型 3.3.2 二階繫統特征方程 3.3.3 二階繫統的階躍響應 3.3.4 欠阻尼二階繫統的動態性能指標 3.3.5 改善二階繫統性能的措施 3.3.6 高階繫統的時域分析 3.4 線性繫統的穩定性分析 3.4.1 線性繫統穩定性的定義 3.4.2 繫統穩定充要條件 3.5 線性繫統穩態誤差分析 3.5.1 穩態誤差的概念 3.5.2 穩態誤差的計算 3.5.3 輸入信號作用下的穩態誤差與繫統型別的關繫 3.5.4 擾動作用下穩態誤差計算 3.6 用MATLAB進行繫統時域分析 3.6.1 繪制時域響應曲線 3.6.2 應用MATLAB研究繫統的穩定性 3.7 設計實例——磁盤驅動讀取繫統練習題第4章控制繫統的設計 4.1 根軌跡法分析 4.1.1 根軌跡概念 4.1.2 根軌跡繪制基本法則 4.1.3 根軌跡法應用 4.1.4 附加開環零、極點的作用 4.2 控制繫統的頻域分析 4.2.1 頻率特性及其與時域響應的關繫 4.2.2 典型環節的頻率特性 4.2.3 繫統開環頻率特性的繪制 4.2.4 奈奎斯特判據和繫統的相對穩定性 4.2.5 繫統頻域性能指標 4.3 串聯校正 4.3.1 繫統校正設計基礎 4.3.2 串聯超前校正 4.3.3 串聯滯後校正 4.3.4 滯後一超前網絡 4.4 MATIAB輔助分析與設計 4.4.1 應用MAT[AB分析根軌跡 4.4.2 用MATIAB繪制頻率響應圖 4.4.3 利用MATLAB分析頻域穩定性 4.5 設計實例設計實例1——磁盤驅動讀取繫統設計設計實例2——轉子繞線機控制繫統練習題第5章線性離散繫統分析 5.1 離散繫統的基本概念 5.1.1 采樣控制繫統 5.1.2 數字控制繫統 5.1.3 離散控制繫統的特點和研究方法 5.2 信號的采樣與保持 5.2.1 數據采樣及數學描述 5.2.2 采樣過程的數學描述 5.2.3 采樣定理 5.2.4 信號的復現 5.3 z變換理論 5.3.1 z變換定義 5.3.2 z變換的性質 5.3.3 z變換的求法 5.3.4 z反變換 5.4 離散繫統的數學模型 5.4.1 線性常繫數差分方程及其解法 5.4.2 脈衝傳遞函數 5.5 離散繫統的穩定性分析 5.5.1 離散繫統的零、極點概念 5.5.2 Z平面與S平面的影射關繫 5.5.3 離散繫統穩定的充要條件 5.5.4 離散繫統的穩定性判據 5.5.5 離散繫統的穩態誤差 5.5.6 離散繫統的動態性能分析 5.6 應用MATLAB設計數字控制繫統第6章控制繫統傳感器技術 6.1 速度傳感器 6.1.1 光電式轉速傳感器 6.1.2 光纖多普勒速度傳感器 6.2 MEMS慣性器件原理與應用 6.2.1 MEMS加速度計 6.2.2 MEMS陀螺儀 6.3 仿生傳感器技術 6.3.1 視覺傳感器 6.3.2 聽覺(聲)傳感器 6.3.3 觸覺傳感器 6.3.4 接近覺傳感器 6.3.5 力覺傳感器和滑覺傳感器 6.3.6 嗅覺傳感器 6.3.7 光流傳感器練習題第7章控制繫統中的驅動技術 7.1 步進電機及其驅動 7.1.1 步進電機工作原理 7.1.2 步進電機選型 7.2 直流電機及控制 7.2.1 直流電機控制原理 7.2.2 直流電機選型 7.3 超聲電機原理及應用 7.3.1 超聲電機概述 7.3.2 超聲電機基本原理 7.3.3 超聲電機應用練習題第8章典型機電控制繫統 8.1 小型無人地面平臺控制繫統設計 8.1.1 小型無人地面平臺簡介 8.1.2 小型無人地面平臺橫向控制繫統結構框圖設計 8.1.3 小型無人地面平臺運動學數學模型建立 8.1.4 小型無人地面平臺橫向控制繫統關鍵參數設計 8.1.5 小型無人地面平臺橫向控制實驗與分析 8.2 偵察用飛行器飛行控制繫統設計 8.2.1 偵察用飛行器簡介 8.2.2 偵察用飛行器飛行控制繫統結構框圖設計 8.2.3 偵察用飛行器運動學數學模型建立 8.2.4 偵察用飛行器飛行控制繫統配平點分析 8.2.5 偵察用飛行器飛行控制繫統設計與仿真 8.2.6 偵察用飛行器飛行控制繫統實驗與分析 8.3 旋轉彈舵機驅動繫統設計 8.3.1 帶舵機控制繫統的旋轉彈 8.3.2 旋轉彈控制繫統原理框圖設計 8.3.3 旋轉彈舵機控制力產生的機理 8.3.4 旋轉彈運動數學模型建立 8.3.5 旋轉彈舵機控制繫統設計參考文獻


第1章  控制繫統導論
  1.1  機電控制繫統的基本概念
    1.1.1  機電一體化的概念與內涵
    1.1.2  控制的基本概念
  1.2  機電控制繫統的組成
    1.2.1  機電控制繫統的組成概述
    1.2.2  控制裝置的功能
  1.3  機電控制繫統的性能要求和指標
    1.3.1  機電控制繫統的性能要求
    1.3.2  機電控制繫統的性能指標
  1.4  控制繫統設計概述
    1.4.1  自動控制簡史
    1.4.2  控制繫統前瞻
    1.4.3  控制繫統設計過程
  1.5  典型機電控制繫統
    1.5.1  磁盤驅動繫統介紹
    1.5.2  磁盤驅動繫統設計步驟
  練習題
第2章  機電控制繫統的數學模型
  2.1  控制繫統時域數學模型的建立
    2.1.1  物理繫統微分方程的建立
    2.1.2  物理繫統的線性近似
  2.2  線性繫統的傳遞函數
    2.2.1  傳遞函數定義
    2.2.2  拉氏變換
    2.2.3  關於傳遞函數的幾點說明
    2.2.4  典型環節的傳遞函數
  2.3  控制繫統的結構圖
    2.3.1  結構圖的四種
    2.3.2  結構圖的基本形式和等效變換
    2.3.3  五種常用的等效變換法則
    2.3.4  開環傳遞函數和閉環傳遞函數
  2.4  信號流圖模型
  2.5  利用MATLAB進行繫統建模與仿真
    2.5.1  傳遞函數的多項式表示
    2.5.2  連續繫統的模型轉換
    2.5.3  結構圖化簡
  2.6  設計實例——磁盤驅動繫統數學建模
  練習題
第3章  時域分析法
  3.1  時間響應性能指標
    3.1.1  典型輸入信號
    3.1.2  階躍響應性能指標
  3.2  一階繫統的時域分析
    3.2.1  一階繫統的數學模型
    3.2.2  一階繫統的單位階躍響應
  3.3  二階繫統的時域分析
    3.3.1  二階繫統的數學模型
    3.3.2  二階繫統特征方程
    3.3.3  二階繫統的階躍響應
    3.3.4  欠阻尼二階繫統的動態性能指標
    3.3.5  改善二階繫統性能的措施
    3.3.6  高階繫統的時域分析
  3.4  線性繫統的穩定性分析
    3.4.1  線性繫統穩定性的定義
    3.4.2  繫統穩定充要條件
  3.5  線性繫統穩態誤差分析
    3.5.1  穩態誤差的概念
    3.5.2  穩態誤差的計算
    3.5.3  輸入信號作用下的穩態誤差與繫統型別的關繫
    3.5.4  擾動作用下穩態誤差計算
  3.6  用MATLAB進行繫統時域分析
    3.6.1  繪制時域響應曲線
    3.6.2  應用MATLAB研究繫統的穩定性
  3.7  設計實例——磁盤驅動讀取繫統
  練習題
第4章  控制繫統的設計
  4.1  根軌跡法分析
    4.1.1  根軌跡概念
    4.1.2  根軌跡繪制基本法則
    4.1.3  根軌跡法應用
    4.1.4  附加開環零、極點的作用
  4.2  控制繫統的頻域分析
    4.2.1  頻率特性及其與時域響應的關繫
    4.2.2  典型環節的頻率特性
    4.2.3  繫統開環頻率特性的繪制
    4.2.4  奈奎斯特判據和繫統的相對穩定性
    4.2.5  繫統頻域性能指標
  4.3  串聯校正
    4.3.1  繫統校正設計基礎
    4.3.2  串聯超前校正
    4.3.3  串聯滯後校正
    4.3.4  滯後一超前網絡
  4.4  MATIAB輔助分析與設計
    4.4.1  應用MAT[AB分析根軌跡
    4.4.2  用MATIAB繪制頻率響應圖
    4.4.3  利用MATLAB分析頻域穩定性
  4.5  設計實例
  設計實例1——磁盤驅動讀取繫統設計
  設計實例2——轉子繞線機控制繫統
  練習題
第5章  線性離散繫統分析
  5.1  離散繫統的基本概念
    5.1.1  采樣控制繫統
    5.1.2  數字控制繫統
    5.1.3  離散控制繫統的特點和研究方法
  5.2  信號的采樣與保持
    5.2.1  數據采樣及數學描述
    5.2.2  采樣過程的數學描述
    5.2.3  采樣定理
    5.2.4  信號的復現
  5.3  z變換理論
    5.3.1  z變換定義
    5.3.2  z變換的性質
    5.3.3  z變換的求法
    5.3.4  z反變換
  5.4  離散繫統的數學模型
    5.4.1  線性常繫數差分方程及其解法
    5.4.2  脈衝傳遞函數
  5.5  離散繫統的穩定性分析
    5.5.1  離散繫統的零、極點概念
    5.5.2  Z平面與S平面的影射關繫
    5.5.3  離散繫統穩定的充要條件
    5.5.4  離散繫統的穩定性判據
    5.5.5  離散繫統的穩態誤差
    5.5.6  離散繫統的動態性能分析
  5.6  應用MATLAB設計數字控制繫統
第6章  控制繫統傳感器技術
  6.1  速度傳感器
    6.1.1  光電式轉速傳感器
    6.1.2  光纖多普勒速度傳感器
  6.2  MEMS慣性器件原理與應用
    6.2.1  MEMS加速度計
    6.2.2  MEMS陀螺儀
  6.3  仿生傳感器技術
    6.3.1  視覺傳感器
    6.3.2  聽覺(聲)傳感器
    6.3.3  觸覺傳感器
    6.3.4  接近覺傳感器
    6.3.5  力覺傳感器和滑覺傳感器
    6.3.6  嗅覺傳感器
    6.3.7  光流傳感器
  練習題
第7章  控制繫統中的驅動技術
  7.1  步進電機及其驅動
    7.1.1  步進電機工作原理
    7.1.2  步進電機選型
  7.2  直流電機及控制
    7.2.1  直流電機控制原理
    7.2.2  直流電機選型
  7.3  超聲電機原理及應用
    7.3.1  超聲電機概述
    7.3.2  超聲電機基本原理
    7.3.3  超聲電機應用
  練習題
第8章  典型機電控制繫統
  8.1  小型無人地面平臺控制繫統設計
    8.1.1  小型無人地面平臺簡介
    8.1.2  小型無人地面平臺橫向控制繫統結構框圖設計
    8.1.3  小型無人地面平臺運動學數學模型建立
    8.1.4  小型無人地面平臺橫向控制繫統關鍵參數設計
    8.1.5  小型無人地面平臺橫向控制實驗與分析
  8.2  偵察用飛行器飛行控制繫統設計
    8.2.1  偵察用飛行器簡介
    8.2.2  偵察用飛行器飛行控制繫統結構框圖設計
    8.2.3  偵察用飛行器運動學數學模型建立
    8.2.4  偵察用飛行器飛行控制繫統配平點分析
    8.2.5  偵察用飛行器飛行控制繫統設計與仿真
    8.2.6  偵察用飛行器飛行控制繫統實驗與分析
  8.3  旋轉彈舵機驅動繫統設計
    8.3.1  帶舵機控制繫統的旋轉彈
    8.3.2  旋轉彈控制繫統原理框圖設計
    8.3.3  旋轉彈舵機控制力產生的機理
    8.3.4  旋轉彈運動數學模型建立
    8.3.5  旋轉彈舵機控制繫統設計
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