目 錄
上 篇
第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念 1
1.1 自動(dòng)控制理論簡(jiǎn)述 1
1.2 自動(dòng)控制基本概念 1
1.2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理 2
1.2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)舉例 4
1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 7
1.4 控制系統(tǒng)的基本控制方式 8
1.4.1 開(kāi)環(huán)控制方式 8
1.4.2 閉環(huán)控制方式 8
1.4.3 復(fù)合控制方式 9
1.4.4 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較 10
1.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 10
1.6 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求 12
1.7 控制理論的發(fā)展 12
習(xí)題 14
第2章 數(shù)學(xué)建模 17
2.1 微分方程的建立 17
2.1.1 機(jī)械系統(tǒng)舉例 17
2.1.2 電氣系統(tǒng)舉例 19
2.2 拉普拉斯變換 20
2.2.1 拉普拉斯變換的定義 20
2.2.2 典型函數(shù)的拉氏變換 21
2.2.3 拉氏變換的主要定理 24
2.3 拉氏反變換 26
2.3.1 部分分式展開(kāi)法 27
2.3.2 應(yīng)用拉氏變換解線性微分方程 30
2.4 傅里葉變換 31
2.5 傳遞函數(shù) 33
2.5.1 傳遞函數(shù)的定義及一般表達(dá)式 33
2.5.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì) 34
2.6 系統(tǒng)方框圖 35
2.6.1 系統(tǒng)方框圖的基本概念 35
2.6.2 繪制系統(tǒng)方框圖 36
2.6.3 系統(tǒng)方框圖的等效變換 39
2.7 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 43
2.7.1 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) 44
2.7.2 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) 44
2.7.3 系統(tǒng)的總輸出 45
習(xí)題 46
第3章 時(shí)域分析 51
3.1 線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì) 51
3.1.1 線性系統(tǒng)的定義 51
3.1.2 線性系統(tǒng)的主要性質(zhì) 51
3.1.3 典型輸入信號(hào) 52
3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng) 53
3.2.1 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 53
3.2.2 一階系統(tǒng)的單位速度響應(yīng) 55
3.2.3 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng) 55
3.2.4 線性定常系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的性質(zhì) 56
3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng) 56
3.3.1 二階系統(tǒng)幾種不同的狀態(tài) 57
3.3.2 二階系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)作用下的響應(yīng)特點(diǎn) 58
3.3.3 二階系統(tǒng)在單位脈沖信號(hào)作用下的響應(yīng)特點(diǎn) 61
3.3.4 二階系統(tǒng)在單位速度信號(hào)作用下的響應(yīng)特點(diǎn) 62
3.4 二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)性能指標(biāo) 63
3.4.1 評(píng)價(jià)系統(tǒng)快速性的性能指標(biāo) 63
3.4.2 評(píng)價(jià)系統(tǒng)平穩(wěn)性的性能指標(biāo) 66
3.5 高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng) 69
3.5.1 高階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 69
3.5.2 系統(tǒng)零、極點(diǎn)分布對(duì)時(shí)域響應(yīng)的影響 70
習(xí)題 71
第4章 頻域分析 75
4.1 頻率響應(yīng)函數(shù) 75
4.1.1 線性系統(tǒng)的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和頻率特性 75
4.1.2 頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系 76
4.1.3 頻率特性的表示方式 77
4.2 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和頻率特性 81
4.2.1 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 81
4.2.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性 86
4.3 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性 98
4.3.1 開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性 99
4.3.2 開(kāi)環(huán)幅相圖 103
4.3.3 最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng) 106
習(xí)題 108
第5章 穩(wěn)定性分析及穩(wěn)態(tài)誤差 110
5.1 穩(wěn)定性概念 110
5.2 時(shí)域中的穩(wěn)定性條件 111
5.3 勞斯判據(jù) 113
5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 117
5.4.1 開(kāi)環(huán)極點(diǎn)與閉環(huán)極點(diǎn) 118
5.4.2 幅角原理和奈奎斯特判據(jù) 119
5.4.3 奈奎斯特判據(jù)應(yīng)用于Ⅰ型系統(tǒng)和Ⅱ型系統(tǒng) 122
5.4.4 相對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量 126
5.5 穩(wěn)態(tài)誤差 130
5.5.1 控制系統(tǒng)的誤差 130
5.5.2 輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 132
5.5.3 靜態(tài)誤差系數(shù) 137
習(xí)題 140
中 篇
第6章 測(cè)試技術(shù)概述 144
6.1 測(cè)試的基本概念 144
6.2 測(cè)試技術(shù)的任務(wù) 144
6.3 測(cè)試技術(shù)的主要內(nèi)容 145
6.4 測(cè)試系統(tǒng)的組成 145
6.5 測(cè)試技術(shù)的發(fā)展 146
第7章 信號(hào)分類及其描述 148
7.1 信號(hào)的分類與描述方法 148
7.1.1 信號(hào)的分類 148
7.1.2 信號(hào)的描述方法 153
7.2 周期信號(hào)的頻域描述 153
7.2.1 周期信號(hào)的三角函數(shù)展開(kāi)式 153
7.2.2 周期信號(hào)的復(fù)指數(shù)展開(kāi)式 156
7.3 非周期信號(hào)的頻域描述 158
7.3.1 傅里葉變換與瞬變信號(hào)的頻譜 159
7.3.2 傅里葉變換的主要性質(zhì) 161
7.4 幾種典型信號(hào)的頻譜 164
7.4.1 單位脈沖函數(shù)（? 函數(shù)）的頻譜 164
7.4.2 矩形窗函數(shù)和常值函數(shù)的頻譜 167
7.4.3 單邊指數(shù)函數(shù)的頻譜 167
7.4.4 正弦、余弦函數(shù)的頻譜 168
7.4.5 周期單位脈沖序列函數(shù)的頻譜 168
習(xí)題 169
第8章 測(cè)試系統(tǒng)的特性 172
8.1 對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的基本要求 172
8.2 測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性 173
8.2.1 非線性度 173
8.2.2 靈敏度 174
8.2.3 分辨力 174
8.2.4 回程誤差 175
8.2.5 漂移 175
8.3 測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 176
8.3.1 傳遞函數(shù) 176
8.3.2 頻率響應(yīng)函數(shù) 176
8.3.3 脈沖響應(yīng)函數(shù) 179
8.4 環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián) 179
8.5 一階和二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 180
8.5.1 一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 180
8.5.2 二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 183
8.6 測(cè)試系統(tǒng)在典型輸入下的響應(yīng) 186
8.6.1 測(cè)試系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)輸入下的響應(yīng) 187
8.6.2 測(cè)試系統(tǒng)在單位正弦信號(hào)輸入下的響應(yīng) 188
8.7 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件 188
8.8 測(cè)試系統(tǒng)特性參數(shù)的測(cè)定 190
8.8.1 測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性參數(shù)的測(cè)定 190
8.8.2 測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)定 192
習(xí)題 194
第9章 常用傳感器 196
9.1 傳感器概述 196
9.1.1 傳感器的定義與組成 196
9.1.2 傳感器的分類 196
9.1.3 傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 198
9.2 電阻式傳感器 199
9.2.1 電位器式傳感器 199
9.2.2 電阻應(yīng)變式傳感器 201
9.2.3 壓阻式傳感器 204
9.3 電感式傳感器 205
9.3.1 自感式傳感器 205
9.3.2 差動(dòng)變壓器 208
9.3.3 電渦流傳感器 210
9.4 電容式傳感器 212
9.4.1 電容式傳感器的工作原理及分類 212
9.4.2 電容式傳感器的特點(diǎn) 214
9.4.3 電容式傳感器的應(yīng)用舉例 216
9.5 壓電式傳感器 217
9.5.1 壓電效應(yīng)與壓電材料 217
9.5.2 壓電式傳感器及其等效電路 218
9.5.3 壓電元件常用的結(jié)構(gòu)形式 219
9.5.4 壓電式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 220
9.6 磁電式傳感器 220
9.6.1 磁電感應(yīng)傳感器 220
9.6.2 霍爾式傳感器 222
9.7 光電式傳感器 223
9.7.1 光電效應(yīng)及光電器件 223
9.7.2 光電式傳感器的應(yīng)用 225
9.8 傳感器的選用 227
9.8.1 傳感器的主要技術(shù)指標(biāo) 227
9.8.2 傳感器的選用原則 228
習(xí)題 229
第10章 信號(hào)調(diào)理與處理 231
10.1 電橋 231
10.1.1 直流電橋 231
10.1.2 交流電橋 234
10.2 調(diào)制與解調(diào) 235
10.2.1 幅值調(diào)制 236
10.2.2 幅值調(diào)制信號(hào)的解調(diào) 238
10.2.3 調(diào)制與解調(diào)的應(yīng)用 242
10.3 濾波器 243
10.3.1 濾波器的分類 243
10.3.2 理想濾波器的頻率特性 244
10.3.3 實(shí)際濾波器及其參數(shù) 245
10.3.4 RC濾波器 247
習(xí)題 250
第11章 信號(hào)數(shù)字化處理 253
11.1 信號(hào)數(shù)字化處理基本步驟 253
11.2 信號(hào)數(shù)字化過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題 254
11.2.1 時(shí)域采樣、混疊和采樣定理 254
11.2.2 量化和量化誤差 256
11.2.3 截?cái)唷⑿孤┖痛昂瘮?shù) 256
11.3 相關(guān)分析及應(yīng)用 258
11.3.1 相關(guān)系數(shù) 258
11.3.2 自相關(guān)分析 259
11.3.3 互相關(guān)分析 264
習(xí)題 270
下 篇
第12章 綜合實(shí)例分析 272
12.1 機(jī)電系統(tǒng)簡(jiǎn)述 272
12.2 檢測(cè)技術(shù)分析實(shí)例 272
12.2.1 信號(hào)仿真、采集與分析處理 272
12.2.2 對(duì)基于計(jì)算機(jī)的聲信號(hào)的采集與分析 273
12.2.3 機(jī)械運(yùn)行數(shù)據(jù)分析與處理 273
12.3 控制技術(shù)分析實(shí)例 273
12.3.1 帶鋼卷取跑偏電液伺服控制系統(tǒng) 274
12.3.2 電壓-轉(zhuǎn)角機(jī)電伺服控制系統(tǒng) 281
12.4 智能檢測(cè)與控制技術(shù) 287
12.4.1 低通濾波器的設(shè)計(jì) 287
12.4.2 頻譜分析 288
12.4.3 股票預(yù)測(cè) 292
12.4.4 減震器設(shè)計(jì) 295
參考文獻(xiàn) 303