机械工程测控技术PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

机械工程测控技术PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 机械测控系统的结构与工作原理1

1.1.1 控制系统在工程中的应用与发展1

1.1.2 控制系统的基本概念2

1.1.3 开环控制系统和闭环控制系统3

1.1.4 闭环控制系统的组成4

1.2 控制系统的基本类型5

1.2.1 按输入量的特征分类5

1.2.2 按系统中传递信号的性质分类6

1.3 对测控系统的基本要求6

习题7

第2章 数学模型8

2.1 系统的运动微分方程8

2.1.1 列写系统微分方程的一般步骤8

2.1.2 控制系统常见元件的物理定律9

2.2 拉普拉斯变换和反变换11

2.2.1 拉普拉斯变换的定义12

2.2.2 几种典型函数的拉普拉斯变换12

2.2.3 拉普拉斯变换的主要定理12

2.2.4 拉普拉斯反变换14

2.2.5 部分分式展开法15

2.3 传递函数18

2.3.1 传递函数的概念和定义18

2.3.2 特征方程、零点和极点20

2.3.3 关于传递函数的几点说明20

2.3.4 典型环节及其传递函数21

2.4 系统框图和信号流图26

2.4.1 系统框图26

2.4.2 系统框图的简化30

2.5 非线性数学模型的线性化34

2.5.1 线性化问题的提出34

2.5.2 非线性数学模型的线性化34

2.5.3 系统线性化微分方程的建立35

2.6 控制系统传递函数推导举例37

2.6.1 机械系统37

2.6.2 热电偶温度传感器的传递函数39

习题40

第3章 时间响应分析43

3.1 时域响应以及典型输入信号43

3.1.1 阶跃函数43

3.1.2 斜坡函数43

3.1.3 加速度函数44

3.1.4 脉冲信号44

3.1.5 正弦函数45

3.2 一阶系统的时间响应45

3.2.1 一阶惯性环节的单位阶跃响应46

3.2.2 一阶惯性环节的单位速度响应47

3.2.3 一阶惯性环节的单位脉冲响应48

3.2.4 线性定常系统时间响应的性质48

3.3 二阶系统的时间响应49

3.3.1 二阶系统的单位阶跃响应50

3.3.2 二阶系统的性能指标54

3.4 误差分析与计算58

3.4.1 稳态误差的基本概念58

3.4.2 稳态误差的计算59

3.4.3 稳态误差系数60

3.5 系统稳定的充要条件66

3.5.1 稳定的概念66

3.5.2 稳定的充分必要条件66

3.6 稳定性判据67

习题70

第4章 频域响应分析72

4.1 频域特性概述72

4.1.1 频域响应与频域特性72

4.1.2 频域特性的表示方法75

4.1.3 最小相位系统和非最小相位系统的概念75

4.2 频域特性的奈奎斯特图76

4.2.1 极坐标图76

4.2.2 典型环节的极坐标图77

4.2.3 系统极坐标图的一般画法81

4.3 频域特性的伯德图85

4.3.1 伯德图85

4.3.2 典型环节的伯德图86

4.3.3 系统伯德图的一般画法92

4.3.4 由频域特性确定传递函数95

4.4 由单位脉冲响应求系统的频率特性96

4.5 闭环频域特性及频域性能指标97

4.5.1 闭环频域特性97

4.5.2 频域性能指标98

4.6 用系统开环频率特性分析闭环系统性能100

4.6.1 低频段100

4.6.2 中频段102

4.6.3 结论103

习题104

第5章 系统校正与PID控制105

5.1 系统校正的概念105

5.1.1 系统的性能指标105

5.1.2 校正的概念106

5.1.3 校正的方式106

5.1.4 希望的伯德图108

5.2 PID控制110

5.2.1 P控制——比例控制器111

5.2.2 PD控制——比例—微分控制器111

5.2.3 I控制——积分控制器113

5.2.4 PI控制——比例—积分控制器113

5.2.5 PID控制——比例—积分—微分控制器114

5.3 PID控制规律的实现115

5.3.1 PD控制规律的实现116

5.3.2 PI控制规律的实现118

5.3.3 PID控制规律的实现120

5.4 PID控制参数确定122

5.4.1 PID校正网络参数的确定122

5.4.2 PID参数整定123

习题124

第6章 传感器与测试技术126

6.1 传感器原理与性能126

6.1.1 传感器的概念126

6.1.2 传感器的分类及要求127

6.1.3 传感器的静态特性128

6.1.4 传感器的动态特性130

6.1.5 传感器的性能要求130

6.2 力、压力和扭矩传感器130

6.2.1 应变式电阻传感器131

6.2.2 应变式电阻传感器的应用133

6.3 位移测量传感器138

6.3.1 电感式传感器139

6.3.2 电容式位移传感器145

6.3.3 光栅148

6.4 速度、加速度传感器149

6.4.1 直流测速器149

6.4.2 光电式转速传感器150

6.4.3 霍尔式速度传感器152

6.4.4 加速度传感器153

6.5 压电式传感器153

6.5.1 压电效应153

6.5.2 压电式加速度传感器153

6.5.3 压电式压力传感器154

6.6 位置传感器154

6.6.1 接触式位置传感器154

6.6.2 接近式位置传感器155

6.7 温度传感器156

6.7.1 热敏电阻156

6.7.2 热电偶传感器157

6.7.3 热电偶的使用159

6.8 传感器数据采集160

6.8.1 传感器信号的采样/保持161

6.8.2 基于单片机的数据采集162

6.8.3 基于PLC的数据采集163

6.8.4 基于工业控制计算机的数据采集166

习题168

第7章 设计与应用实例170

7.1 机械工程测控系统的设计方法170

7.2 单级倒立摆的建模与控制171

7.2.1 倒立摆的结构与工作原理171

7.2.2 系统运动方程172

7.2.3 系统线性化173

7.2.4 PID控制器的设计174

7.2.5 MATLAB系统仿真174

7.3 张力控制器的设计与应用176

7.3.1 控制系统的数学模型176

7.3.2 控制系统的实现方案177

7.3.3 控制系统的编程组态178

7.4 纠偏系统的设计与应用180

7.4.1 缠绕偏移分析181

7.4.2 纠偏装置结构设计182

7.4.3 纠偏控制系统设计182

7.4.4 增量式PID控制算法183

7.5 大变形柔性铰链转角特性测试仪185

7.5.1 测试仪总体设计185

7.5.2 基于MSP430的数据采集187

7.5.3 数据处理软件设计188

习题189

附录190

附录A 常用函数的拉普拉斯变换190

附录B 部分习题参考答案191

参考文献196