《伺服机构设计原理》

目录1

第一章 伺服机构设计的基础理论1

§1.1 绪言1

1.1.1 什么是伺服机构1

1.1.2 为什么要使用反馈2

§1.2 伺服机构的构成和要求的性能3

1.2.1 电-机械伺服机构4

1.2.2 液-气压伺服机构6

1.2.3 伺服机构所要求的性能7

§1.3 传递函数及其响应10

1.3.1 拉普拉斯变换公式10

1.3.2 部分分式展开13

1.3.3 传递函数15

1.3.4 方框图18

1.3.5 传递函数的频率响应21

1.3.6 波德图24

1.3.7 传递函数的脉冲响应32

1.3.8 传递函数的阶跃响应35

1.3.9 稳态误差系数42

§1.4 稳定性判据44

1.4.1 反馈控制系统的稳定性44

1.4.2 劳斯-古尔维茨稳定性判据45

1.4.3 奈奎斯特稳定性判据49

1.4.4 奈奎斯特简易稳定性判据52

§1.5 根轨迹法56

1.5.1 根轨迹概述56

1.5.2 根轨迹的绘制方法57

1.5.3 利用电子计算机求根轨迹的方法64

1.5.4 随参数变化的根轨迹68

§1.6 反馈控制系统的频率响应70

1.6.1 开环与闭环的频率特性，尼柯尔斯图70

1.6.2 二阶系统的频率特性74

§1.7 伺服机构所要求的设计指标和性能评定方法75

1.7.1 特性设计的性能评价76

1.7.2 由瞬态响应和频率响应决定的性能指标的关系77

1.7.3 根据s平面上的根配置决定的性能指标83

1.7.4 稳态特性和回路增益85

1.7.5 评价函数87

参考文献88

第二章 利用信号流程图和传递矩阵进行系统分析89

§2.1 绪言89

§2.2 信号流程图的基本理论91

2.2.1 什么是信号流程图91

2.2.2 信号流程图的简化95

2.2.3 直接求解的方法——梅森公式102

2.3.1 力学系统的矩阵表示和分析107

§2.3 传递矩阵和信号流程图的结合107

2.3.2 传递矩阵的信号流程图示111

§2.4 在电路分析中的应用117

§2.5 在机械系统分析中的应用122

2.5.1 变量和坐标系123

2.5.2 直线运动系统124

2.5.3 旋转运动系统127

2.5.4 直线运动和旋转运动的复合机械系统135

2.5.5 关于轴扭转的传递矩阵137

2.5.6 横梁的八端网络信号流程图表示141

参考文献150

第三章 伺服机构的构成环节151

§3.1 绪言151

§3.2 误差检测器152

3.2.1 电位计152

3.2.2 同步变换器155

3.2.3 使用运算放大器的误差检测器162

3.2.4 其他误差检测器163

3.2.5 数字式误差检测器167

§3.3 伺服放大器169

3.3.1 应用运算放大器的伺服放大器170

3.3.2 运算放大器的特性173

3.3.3 直流放大器的特性180

3.3.4 交流放大器183

3.3.5 调制器和解调器183

§3.4 反馈补偿用检测器187

参考文献187

§4.2 液压驱动机构188

§4.1 绪言188

第四章 控制对象的特性188

4.2.1 滑阀的特性189

4.2.2 滑阀和油缸相结合的动特性194

4.2.3 滑阀和油马达相结合的动特性204

§4.3 伺服阀210

4.3.1 伺服阀的结构、工作原理和种类210

4.3.2 力反馈式伺服阀212

4.3.3 弹簧平衡式伺服阀220

4.3.4 位置反馈式伺服阀221

4.3.5 伺服阀三个常数的决定方法224

4.3.6 伺服阀的信号流程图226

§4.4 电气驱动装置227

4.4.1 直流伺服电动机227

4.4.2 交流伺服电动机232

参考文献234

第五章 伺服机构的系统设计（之一）235

§5.1 绪言235

§5.2 增益调整237

5.3.1 串联补偿环节243

§5.3 采用串联补偿的系统设计243

5.3.2 采用相位超前补偿的设计252

5.3.3 采用相位滞后补偿的设计269

5.3.4 采用超前滞后补偿的设计279

§5.4 采用反馈补偿系统的设计282

5.4.1 速度反馈补偿283

参考文献289

§6.2 多变量控制和状态控制290

6.2.1 矩阵传递函数290

第六章 伺服机构的系统设计（之二）290

§6.1 绪言290

6.2.2 利用状态变量描述伺服系统293

6.2.3 特征值矩阵和状态矩阵296

6.2.4 状态控制论303

§6.3 Chang的最佳设计理论310

6.3.1 控制系统的评价函数310

6.3.2 对于判定理论输入的最佳设计311

6.3.3 定常随机信号和功率谱密度320

6.3.4 对于随机信号的最佳设计323

参考文献328

第七章 利用计算机进行伺服机构的分析和设计329

§7.1 绪言329

§7.2 运算器的功能330

7.2.1 运算放大器330

7.2.2 加法器331

7.2.3 积分器332

7.2.5 非线性环节334

7.2.4 比例尺334

7.2.6 简单系统的模拟337

§7.3 利用信号流程图进行直接模拟339

7.3.1 直流伺服机构340

7.3.2 旋转运动系统342

7.3.3 具有间隙和库仑摩擦的力学系统344

7.3.4 比例变换法及其应用346

§7.4 利用FORTRAN进行伺服机构的模拟349

7.4.1 直流伺服机构的模拟350

7.4.2 传递函数的频率响应357

§7.5 伺服机构的特性分析和补偿359

参考文献364

第八章 伺服系统的设计举例365

§8.1 绪言365

§8.2 驱动机构的设计365

8.2.1 根据负载图确定驱动机构366

8.2.2 采用直流伺服电动机的驱动367

8.2.3 液压伺服阀和伺服油缸369

§8.3 液压伺服激振器的设计举例372

8.3.1 驱动机构的确定373

§8.4 数值控制工作台定位装置的设计378

8.4.1 混合数控装置的设计379

8.4.2 定位装置的结构及其信号流程图385

8.4.3 进给驱动机构的动特性及其极点和零点轨迹390

8.4.4 工作台定位装置的特性设计394

参考文献404

附录405

8.3.2 包含补偿电路系统的总体设计744