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第一章 自动控制系统入门1

§1-1　引言1

目录1

§1-2　开环控制与闭环控制3

§1-3 自动控制系统的基本组成部分5

§1-4 自动控制系统的性能指标6

1　动态性能指标6

2　稳态性能指标7

§1-5　控制系统的线性化数学模型9

1　非线性特性的线性化10

2　建立数学模型的步骤10

3　建模举例11

1　传递函数的定义16

§1-6　传递函数16

2　传递函数的性质19

3　传递函数的基本因子——典型环节20

§1-7　系统方框图及其等效变换32

练习题38

第二章　控制系统部件——比较元件41

§2-1　概述41

§2-2　位置比较元件42

1　电位计42

2　自整角机与旋转变压器46

3　感应同步器51

4　差动变压器53

5　三自由度陀螺仪54

6　霍尔位移传感器55

7　光电编码器56

§2-3　精—粗测角线路58

1　“假零”问题60

2　信号选择电路62

§2-4　速度测量元件64

1 直流测速发电机64

2　交流测速发电机66

3　光电测速器67

§2-5　温度测量元件69

1 电阻温度计69

2　热电偶70

练习题72

第三章　控制系统部件——放大器、调制与解调器73

§3-1　电子放大器73

1　晶体管放大器74

2　线性集成电路运算放大器77

§3-2　磁放大器81

§3-3　调制器与解调器84

1　调制器85

2　解调器87

§3-4　可控硅整流器91

1　单向可控硅整流器91

2　双向可控硅整流器94

§3-5　交磁放大机95

1　滑阀式液压放大器100

§3-6　液压放大器100

2　喷嘴挡板式液压放大器101

3　针阀式液压放大器101

练习题102

第四章　控制系统部件——执行元件104

§4-1　直流伺服电动机104

1　直流伺服电动机的基本原理104

2　直流伺服电动机的传递函数105

3　直流伺服电动机的机械特性107

§4-2　直流力矩电动机112

§4-3　低惯量直流伺服电动机113

1　杯形转子直流伺服电动机114

1　交流伺服电动机的基本原理115

§4-4　交流伺服电动机115

2　无槽转子直流伺服电动机115

2　交流伺服电动机的机械特性117

3　交流伺服电动机的传递函数117

§4-5　步进电动机121

§4-6　液压马达与液压缸126

练习题127

第五章　控制系统的时域分析129

§5-1　控制系统的稳定性129

1　稳定性的定义129

2　系统稳定的必要与充分条件130

3　劳斯（Routh）稳定性判据132

§5-2　控制系统的典型输入信号139

1　阶跃输入时间响应140

§5-3　二阶系统的时间响应140

2　恒速输入时间响应144

§5-4　高阶系统的时间响应146

§5-5　系统参数对系统动态性能的影响148

1　速度阻尼F对系统动态性能的影响151

2　放大系数K0对系统动态性能的影响153

3　转动惯量J对系统动态性能的影响153

§5-6　系统的稳态误差154

1　0型系统的稳态误差155

2　Ⅰ型系统的稳态误差156

3　Ⅱ型系统的稳态误差157

4　误差系数158

§5-7　误差积分性能指标与最佳系统163

1　误差积分性能指标164

2　四种误差积分性能指标的比较166

3　最佳系统的参数计算167

练习题171

第六章　控制系统的频率响应分析174

§6-1　频率响应和频率特性的基本概念174

§6-2　频率特性的图形表示178

1　幅相频率特性曲线178

2　对数频率特性曲线180

3　对数幅相特性曲线183

§6-3　典型环节的频率特性183

1　比例环节的频率特性183

2　纯微分环节的频率特性184

3　一阶微分环节的频率特性186

4　积分环节的频率特性187

5　惯性环节的频率特性188

6　振荡环节的频率特性189

7　二阶微分环节的频率特性192

§6-4　控制系统的频率特性193

1　开环系统的幅相频率特性193

2　开环系统的对数频率特性196

3　闭环系统的幅频特性200

§6-5　奈魁斯特稳定判据203

1　米哈依洛夫定理204

2　奈魁斯特稳定判据206

§6-6　稳定裕量214

1　幅值裕量215

2　相角裕量215

§6-7　评定控制系统性能的频率域指标216

1　二阶系统动态性能与频率特性的关系216

2　高阶系统动态性能与频率特性的关系220

练习题222

第七章　根轨迹方法224

§7-1　概述224

§7-2　相角（幅角）条件与幅值条件226

§7-3　根轨迹的特性及其绘制法则229

1　根轨迹的起点和终点229

4　实轴上的根轨迹230

3　根轨迹的对称性230

2　根轨迹的条数230

5　根轨迹的渐近线231

6　根轨迹与虚轴的交点235

7　根轨迹与实轴的分离点与会合点236

8　根轨迹的起始角和终止角244

9　闭环极点之和与积245

§7-4　控制系统的根轨迹分析252

1　按根轨迹曲线分析系统的动态性能252

2　闭环系统的零、极点分布对系统动态性能的影响258

练习题261

§8-1　控制系统的技术要求263

1　位置控制系统的技术要求263

第八章　控制系统设计263

2　速度控制系统的一般技术要求264

§8-2　控制系统的设计步骤265

1　方案论证265

2　静态计算266

3　动态计算266

§8-3　控制系统的静态计算267

1　执行元件的选择267

2　减速器传动级数的选择与传动比分配277

3　比较元件的选择原则281

4　放大器的选择与设计原则282

§8-4　控制系统的综合校正283

1　用对数频率法综合校正系统的步骤283

2 希望特性Lx（ω）的绘制284

3　串联校正286

4　并联校正288

§8-5　复合控制与扰动补偿297

1　复合控制系统原理297

2　扰动补偿299

3　不变性原理300

4 复合控制系统的设计计算301

练习题305

第九章 自动控制系统举例308

§9-1　具有交磁放大机的随动系统308

1　系统结构308

2　系统的信号传递312

3　系统的传递函数及方框图313

§9-2　具有可控硅整流的随动系统321

1　系统结构323

2　磁触发器的基本工作原理325

3　系统的信号传递328

4 系统的传递函数及方框图330

§9-3　单相可控硅直流电动机调速系统333

练习题338

第十章　采样控制系统339

§10-1　采样控制系统的基本概念339

1　采样系统概述339

2　离散时间信号342

3　采样信号的数学描述343

4　零阶保持器的数学模型347

§10-2　采样定理349

§10-3　z变换351

1　z变换的定义351

2　z变换方法352

3　z变换定理355

4　z反变换358

§10-4　差分方程及其解法360

1　差分方程360

2　差分方程的解法362

§10-5　脉冲传递函数363

1　脉冲传递函数的定义363

2　脉冲传递函数的求法363

3　串联环节的脉冲传递函数364

4　并联环节的脉冲传递函数365

5 闭环系统的脉冲传递函数366

§10-6　采样系统的分析368

1　采样系统的稳定性369

2　采样系统的动态性能373

3　采样系统的稳态性能376

练习题378

附录Ⅰ 拉氏变换380

1　拉氏变换的定义380

2　拉氏变换定理382

3　拉氏反变换及其对照表389

附录Ⅱ 检验正弦跟踪精度公式的证明391

附录Ⅲ　校正装置及其特性393

参考文献402