机械控制工程基础学习指导

第一章　绪论

内容要点

1.1　机械工程控制论的基本含义

1.2　控制系统的工作原理与组成

1.3　对控制系统的基本要求与分类

1.4　本课程的特点及学习方法

基本要求

重点难点

例题精选

习题解答

第二章　系统的数字模型

内容要点

2.1　系统的微分方程

2.2　拉氏变换与反变换

2.3　传递函数

2.4　系统的方框图及其简化

2.5　反馈系统的传递函数

2.6　信号流图与梅逊公式

2.7　物理系统的传递函数推导

基本要求

重点难点

例题精选

习题解答

第三章　时间响应分析

内容要点

3.1　时间响应和典型输入信号

3.2　一阶系统的时间响应

3.3　二阶系统的时间响应

3.4　高阶系统的响应分析

3.5　稳态误差分析与计算

基本要求

重点难点

例题精选

习题解答

第四章　频率特性分析

内容要点

4.1　频率特性

4.2　典型环节的频率特性

4.3　系统开环频率特性图

4.4　闭环频率特性

4.5　闭环系统性能分析

基本要求

重点难点

例题精选

习题解答

第五章　系统的稳定性

内容要点

5.1　稳定性的基本概念

5.2　劳斯稳定判据

5.3　奈奎斯特稳定判据

5.4　系统的相对稳定性

基本要求

重点难点

例题精选

习题解答

第六章　系统设计与校正

内容要点

6.1　概述

6.2　串联校正

6.3　PID校正

6.4　反馈校正

基本要求

重点难点

例题精选

习题解答

第七章　线性离散系统

第八章　综合练习

参考文献

本书是《机械控制工程基础》的教学辅导用书，与教材同步使用。本书的地应于教材各章节，每章包括内容要点，基本要求、重点难点、命题精选和习题解答。第八章精选了四套综合练习题，其中包括部分院校研究生入学考试试题和本科生课程结业考试题并给了参考答案。本书内容精炼，重点突出，题解详尽清楚。

内容简介

本书共分十章，包括流体流动与输送、传热过程、传质过程、吸收、精馏、新型分离技术、化学反应工程学基本原理、均相反应过程、气固相催化反应过程、生化反应工程基础等。本书每章都简明扼要地列出读者应该掌握的知识要点，着重阐述知识难点以及指出读者最容易出错的地方；各章例题的选择尽量贴近生产实际和科研实践，以满足读者学习化学工程基础知识的需要，并分析了每道例题正确的思维过程。为方便读者理解、掌握化工知识，书中选择了大量习题，每道习题均给出了详细的解答过程，以方便读者自测。本书还介绍了一些化学工程技术的新进展。

本书为《普通高等教育“十一五”规划教材 电力工程基础》的配套学习指导书。

本书共有四个部分。第一部分是学习要求，对原书中各章节内容的学习或理解程度做出具体的要求与说明。第二部分是重点难点分析，对原书中各章的重点与难点做出总结与分析。第三部分是习题与解答，对原书中各章的内容设计一些问答题或计算题等，并进行解答。第四部分是模拟试题，对原书的内容拟订十套模拟试题。

本书主要作为普通高等学校电气工程及其自动化、自动化等相关专业的本科辅导教材。

第1章绪论1.1引言

1.1.1控制理论的发展

1.1.2MATLAB工程软件

1.2自动控制系统的基本概念

1.2.1自动控制系统的工作原理

1.2.2自动控制系统的基本控制方式

1.2.3自动控制系统的基本组成

1.3自动控制系统的分类

1.4对控制系统的基本要求

1.5本课程的学习方法

本章小结

思考题与习题

第2章控制系统的数学模型

2.1拉普拉斯变换的数学方法

2.1.1复数与复变函数

2.1.2拉普拉斯变换

2.1.3拉普拉斯变换定理

2.1.4拉普拉斯逆变换

2.1.5用拉普拉斯变换解微分方程

2.2控制系统的微分方程

2.2.1线性系统微分方程的建立

2.2.2非线性系统微分方程的线性化

2.3传递函数

2.3.1传递函数概述

2.3.2典型环节的传递函数

2.3.3传递函数的标准形式

2.4控制系统的结构图及其等效变换

2.4.1结构图概述

2.4.2结构图等效变换

2.5控制系统的传递函数

2.5.1系统开环传递函数

2.5.2系统闭环传递函数

2.6信号流图与Mason公式

2.6.1信号流图

2.6.2Mason公式

2.7控制系统数学模型的MATLAB实现

2.7.1拉普拉斯变换与逆变换

2.7.2传递函数的MATLAB描述

2.7.3数学模型的转换

2.7.4系统结构图的简化

本章小结

思考题与习题

第3章控制系统的时域分析

3.1时间响应与典型输入信号

3.1.1时间响应的概念

3.1.2典型输入信号

3.2一阶系统的时间响应

3.2.1一阶系统的数学模型

3.2.2一阶系统的单位脉冲响应

3.2.3一阶系统的单位阶跃响应

3.2.4一阶系统的单位速度响应

3.3二阶系统的时间响应

3.3.1二阶系统的数学模型

3.3.2二阶系统的单位阶跃响应

3.4瞬态响应的性能指标

3.5稳态误差分析与计算

3.5.1稳态误差的概念

3.5.2稳态误差的计算

3.5.3稳态误差系数

3.5.4干扰作用下的稳态误差

3.6控制系统的稳定性分析

3.6.1系统稳定性的基本概念

3.6.2Routh Hurwitz稳定判据

3.7MATLAB环境下时域响应分析

本章小结

思考题与习题

第4章控制系统的频域分析

4.1频率特性的基本概念

4.1.1频率特性概述

4.1.2频率特性的求取方法

4.1.3频率特性的表示法

4.2典型环节的频率特性

4.2.1比例环节

4.2.2积分环节

4.2.3惯性环节

4.2.4振荡环节

4.2.5微分环节

4.2.6延时环节

4.2.7最小相位系统与非最小相位系统

4.3控制系统的开环频率特性

4.3.1系统开环幅相频率特性

4.3.2系统开环对数频率特性

4.4控制系统的频域稳定性分析

4.4.1系统开环频率特性与闭环特征式的关系

4.4.2幅角变化与系统稳定性的关系

4.4.3Nyquist稳定判据

4.4.4应用Bode图判断闭环系统的稳定性

4.5开环频率特性分析

4.5.1开环频域性能指标

4.5.2开环频率特性与时域指标的关系

4.5.3开环频域指标与中频段特性

4.6闭环频率特性分析

4.6.1闭环频率特性

4.6.2闭环频域指标

4.6.3闭环频域指标与时域指标

4.7MATLAB在系统频域分析中的应用

本章小结

思考题与习题

第5章控制系统的根轨迹

5.1根轨迹与控制系统特性

5.1.1根轨迹基本概念

5.1.2相角条件和幅值条件

5.2绘制根轨迹的基本法则

5.2.1常规根轨迹

5.2.2参数根轨迹

5.3用根轨迹分析控制系统性能

5.4利用MATLAB绘制系统根轨迹

本章小结

思考题与习题

第6章控制系统的综合与校正

6.1控制系统校正的基本概念

6.1.1控制系统校正与校正装置

6.1.2控制系统的性能指标

6.1.3校正方式

6.2常用校正装置及其特性

6.2.1超前校正装置

6.2.2滞后校正装置

6.2.3滞后—超前校正装置

6.3串联校正

6.3.1相位超前校正

6.3.2相位滞后校正

6.3.3串联滞后—超前校正

6.4并联校正

6.4.1反馈校正

6.4.2前馈校正

6.5MATLAB在系统校正中的应用

本章小结

思考题与习题

第7章控制工程典型案例

7.1海底隧道钻机控制系统

7.2哈勃太空望远镜指向控制系统

7.3火星漫游车转向控制系统

7.4遥控侦察车速度控制系统

7.5雕刻机控制系统

7.6转子绕线机控制系统

7.7六足机器人单足控制系统

7.8打印机皮带驱动系统

附录A常用函数的拉普拉斯变换表

附录B常用控制工程术语汉英对照表

思考题与习题参考答案

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