《机械控制工程基础》

第一章概论1

1-1控制系统的工作原理及其组成1

一、控制系统的工作原理1

二、反馈6

三、系统的分类10

四、控制系统的组成12

1-2评价控制系统的基本指标14

一、系统的稳定性14

二、响应的快速性14

三、响应的准确性15

1-3本课程的学习方法16

习题17

第二章系统的数学模型18

2-1线性系统的微分方程18

2-2传递函数24

一、传递函数概念24

二、典型环节的传递函数26

2-3系统结构图及其传递函数36

一、系统结构图基本单元及其图法37

二、结构图的简化39

三、系统闭环传递函数及开环传递函数41

2-4系统的信号流图45

一、信号流图画法45

二、梅森增益公式46

2-5小结49

2-6示例49

习题57

第三章时域分析法62

3-1典型输入信号及时间响应62

一、典型输入信号62

二、系统时间响应63

3-2低阶系统动态响应分析64

一、一阶系统动态响应64

二、二阶系统动态响应68

3-3任意输入下系统动态响应分析85

3-4高阶系统动态响应分析88

一、高阶系统的阶跃响应88

二、高阶系统的近似分析方法90

3-5线性系统稳定性分析93

一、稳定性概念及其充分必要条件93

二、劳斯（Routh）稳定判据95

三、系统开环增益、零、极点对系统稳定性的影响99

3-6系统稳态误差分析105

一、稳态误差概念及系统类型105

二、给定作用下稳态误差分析109

三、扰动作用下的稳态误差116

四、改善稳态误差的一般方法120

3-7小结及示例124

习题131

第四章频率特性分析140

4-1频率特性的基本概念141

一、简谐输入下的稳态响应141

二、频率特性的表达形式142

三、频率特性的求取143

四、频率特性的图示方法146

4-2典型环节的频率特性150

一、比例环节150

二、积分环节151

三、微分环节153

四、惯性环节154

五、一阶微分环节158

六、振荡环节159

七、延时环节164

4-3开环系统的频率特性绘制方法165

一、开环系统的极坐标图165

二、开环系统的对数坐标图171

4-4奈奎斯特稳定判据175

一、辅助函数的频率特性175

二、奈氏判据178

三、奈氏判据应用举例181

4-5系统的相对稳定性185

一、相位裕度和幅值裕度186

二、应用举例188

4-6闭环频率特性189

一、等M圆图和等N圆图189

二、闭环频率特性曲线的绘制192

4-7频域指标与时域指标的关系194

一、频域指标与二阶系统过渡过程指标194

二、频率特性与稳态误差198

三、Bode图形状对系统性能指标的影响199

4-8频率特性实验测定法简介200

一、概述200

二、最小相位系统和非最小相位系统202

三、由对数坐标图求系统的传递函数204

4-9小结207

习题208

第五章线性定常系统的校正214

5-1控制系统校正概念、方式和方法214

5-2常用校正装置及其特性217

一、相位超前校正装置218

二、相位滞后校正装置220

三、相位滞后-超前校正装置221

5-3输出反馈系统时对数频率特性法校正224

一、对数频率法串联校正的基本原理225

二、输出反馈系统的并联校正235

5-4小结237

5-5示例238

习题246

附录拉普拉斯变换247

一、拉氏变换的定义247

二、常用典型信号的拉氏变换248

三、拉氏变换的基本定理251

四、拉普拉斯反变换256

附表Laplace变换简表259

主要参考文献261