本书相对传统教材,从知识体系到组织方式,均有较大改变。力求做到“缩减知识宽度,增加应用深度”,对知识点进行了取舍。全书共分四章,包括绪论、数学模型、时域分析与设计、频域分析与设计,并以一个垂直起降系统项目从始至终贯穿整个知识体系。本书将系统设计校正内容分别直接融入时域和频域部分,在性能指标分析基础上直接应用所学知识点进行系统的设计与校正,强化系统分析与系统设计的内在逻辑关系。 本书适合作为本科院校机械类、测控技术与仪器等相关专业的“控制工程基础”等课程的教材,也可作为高职高专等相关专业课程的教材,还可供有关工程技术人员参考。

高等院校教师

前言
第1章绪论1
11问题引入1
12反馈控制的基本概念及发展历程3
121“控制”在人类社会中的存在3
122经典控制(20世纪50年代之前)4
123现代控制(20世纪50年代之后)6
13反馈控制系统的结构及工作原理7
131垂直起降系统的结构组成7
132开环控制系统与闭环控制系统10
14反馈控制系统的分类与基本性能要求11
141反馈控制系统分类11
142反馈控制系统的基本性能要求13
143设计步骤14
15本书的内容及结构体系15
16项目一:垂直起降系统搭建16
161项目内容与要求16
162垂直起降系统16
163反馈控制21
本章小结22
习题与项目思考23
第2章数学模型24
21问题引入24
22系统微分方程的建立25
23线性系统27
231线性时不变系统27
232非线性系统的局部线性化方法28
24拉普拉斯变换29
241拉氏变换的定义29
242典型时间函数的拉氏变换30
243拉氏变换的性质32
244拉氏反变换35
25传递函数38
251传递函数的定义38
252传递函数的零点和极点39
253典型环节的传递函数39
26控制系统框图及简化40
261系统框图的组成40
262系统的连接方式及等效变换41
263系统框图变换法则42
27信号流图与梅森公式44
271信号流图44
272梅森公式46
28项目二:垂直起降系统的数学模型建立47
281项目内容与要求47
282理论分析47
283电动机螺旋桨数学模型47
284悬臂系统数学模型48
285垂直起降系统数学模型48
本章小结49
习题与项目思考49
第3章时域分析与设计51
31问题引入51
32时间响应组成及典型输入信号52
321时间响应组成52
322典型输入信号52
33一阶系统的阶跃响应分析54
331一阶系统的数学模型54
332一阶系统的单位阶跃响应55
333一阶系统的性能指标56
34二阶系统的阶跃响应分析57
341二阶系统的数学模型57
342二阶系统的单位阶跃响应58
343二阶欠阻尼系统的性能指标60
35高阶系统的阶跃响应分析65
36控制系统的稳定性分析66
361稳定性的含义66
362稳定性评判标准67
363劳斯判据69
37控制系统的稳态误差分析73
371误差与偏差73
372系统的类型74
373稳态误差的计算分析75
38PID控制规律78
381P控制(比例控制)78
382PD控制(比例加微分控制)80
383PI控制(比例加积分控制)81
384PID控制(比例加积分加微分控制)81
39项目三:垂直起降系统的时域设计82
391项目内容和要求82
392垂直起降系统比例控制系统设计82
393垂直起降系统比例加微分控制器设计92
394垂直起降系统比例加积分控制器设计94
本章小结96
习题与项目思考97
第4章频域分析与设计99
41问题引入99
42频率特性100
421频率响应100
422频率特性101
423频率特性的求法102
424频率特性的表示方法104
43频率特性图形表示方法104
431对数坐标图(伯德图)104
432典型环节的伯德图105
433开环伯德图的绘制112
434最小相位系统116
435极坐标图(奈奎斯特图)117
436典型环节的奈奎斯特图117
437奈奎斯特图的绘制121
44频率稳定性分析127
441奈奎斯特稳定判据127
442伯德稳定判据130
45相对稳定性132
451相位裕度132
452幅值裕度132
46频域性能指标135
461闭环频率特性135
462频域性能指标136
47项目四:垂直起降系统的频域设计138
471项目内容和要求138
472垂直起降系统的频域设计138
本章小结142
习题与项目思考142
附录垂直起降系统角度控制代码(PID控制规律)144
参考文献150