机械工程测控技术

第1章 绪论1.1 机械测控系统的结构与工作原理1.1.1 控制系统在工程中的应用与发展1.1.2 控制系统的基本概念1.1.3 开环控制系统和闭环控制系统1.1.4 闭环控制系统的组成1.2 控制系统的基本类型1.2.1 按输入量的特征分类1.2.2 按系统中传递信号的性质分类1.3 对测控系统的基本要求习题 第2章 数学模型2.1 系统的运动微分方程2.1.1 列写系统微分方程的一般步骤2.1.2 控制系统常见元件的物理定律2.2 拉普拉斯变换和反变换2.2.1 拉普拉斯变换的定义2.2.2 几种典型函数的拉普拉斯变换2.2.3 拉普拉斯变换的主要定理2.2.4 拉普拉斯反变换2.2.5 部分分式展开法2.3 传递函数2.3.1 传递函数的概念和定义2.3.2 特征方程、零点和极点2.3.3 关于传递函数的几点说明2.3.4 典型环节及其传递函数2.4 系统框图和信号流图2.4.1 系统框图2.4.2 系统框图的简化2.5 非线性数学模型的线性化2.5.1 线性化问题的提出2.5.2 非线性数学模型的线性化2.5.3 系统线性化微分方程的建立2.6 控制系统传递函数推导举例2.6.1 机械系统2.6.2 热电偶温度传感器的传递函数习题 第3章 时间响应分析3.1 时域响应以及典型输入信号3.1.1 阶跃函数3.1.2 斜坡函数3.1.3 加速度函数3.1.4 脉冲信号3.1.5 正弦函数3.2 一阶系统的时间响应3.2.1 一阶惯性环节的单位阶跃响应3.2.2 一阶惯性环节的单位速度响应3.2.3 一阶惯性环节的单位脉冲响应3.2.4 线性定常系统时间响应的性质3.3 二阶系统的时间响应3.3.1 二阶系统的单位阶跃响应3.3.2 二阶系统的性能指标3.4 误差分析与计算3.4.1 稳态误差的基本概念3.4.2 稳态误差的计算3.4.3 稳态误差系数3.5 系统稳定的充要条件3.5.1 稳定的概念3.5.2 稳定的充分必要条件3.6 稳定性判据习题 第4章 频域响应分析4.1 频域特性概述4.1.1 频域响应与频域特性4.1.2 频域特性的表示方法4.1.3 *小相位系统和非*小相位系统的概念4.2 频域特性的奈奎斯特图4.2.1 极坐标图4.2.2 典型环节的极坐标图4.2.3 系统极坐标图的一般画法4.3 频域特性的伯德图4.3.1 伯德图4.3.2 典型环节的伯德图4.3.3 系统伯德图的一般画法4.3.4 由频域特性确定传递函数4.4 由单位脉冲响应求系统的频率特性4.5 闭环频域特性及频域性能指标4.5.1 闭环频域特性4.5.2 频域性能指标4.6 用系统开环频率特性分析闭环系统性能4.6.1 低频段4.6.2 中频段4.6.3 结论习题 第5章 系统校正与PII)控制5.1 系统校正的概念5.1.1 系统的性能指标5.1.2 校正的概念5.1.3 校正的方式5.1.4 希望的伯德图5.2 PID控制5.2.1 P控制——比例控制器5.2.2 PD控制——比例一微分控制器5.2.3 I控制——积分控制器5.2.4 PI控制——比例一积分控制器5.2.5 PID控制——比例一积分一微分控制器5.3 PID控制规律的实现5.3.1 PD控制规律的实现5.3.2 PI控制规律的实现5.3.3 PID控制规律的实现5.4 PID控制参数确定5.4.1 PID校正网络参数的确定5.4.2 PID参数整定习题 第6章 传感器与测试技术6.1 传感器原理与性能6.1.1 传感器的概念6.1.2 传感器的分类及要求6.1.3 传感器的静态特性6.1.4 传感器的动态特性6.1.5 传感器的性能要求6.2 力、压力和扭矩传感器6.2.1 应变式电阻传感器6.2.2 应变式电阻传感器的应用6.3 位移测量传感器6.3.1 电感式传感器6.3.2 电容式位移传感器6.3.3 光栅6.4 速度、加速度传感器6.4.1 直流测速器6.4.2 光电式转速传感器6.4.3 霍尔式速度传感器6.4.4 加速度传感器6.5 压电式传感器6.5.1 压电效应6.5.2 压电式加速度传感器6.5.3 压电式压力传感器6.6 位置传感器6.6.1 接触式位置传感器6.6.2 接近式位置传感器6.7 温度传感器6.7.1 热敏电阻6.7.2 热电偶传感器6.7.3 热电偶的使用6.8 传感器数据采集6.8.1 传感器信号的采样／保持6.8.2 基于单片机的数据采集6.8.3 基于PLC的数据采集6.8.4 基于工业控制计算机的数据采集习题 第7章 设计与应用实例7.1 机械工程测控系统的设计方法7.2 单级倒立摆的建模与控制7.2.1 倒立摆的结构与工作原理7.2.2 系统运动方程7.2.3 系统线性化7.2.4 PlD控制器的设计7.2.5 MATLAB系统仿真7.3 张力控制器的设计与应用7.3.1 控制系统的数学模型7.3.2 控制系统的实现方案7.3.3 控制系统的编程组态7.4 纠偏系统的设计与应用7.4.1 缠绕偏移分析7.4.2 纠偏装置结构设计7.4.3 纠偏控制系统设计7.4.4 增量式PID控制算法7.5 大变形柔性铰链转角特性测试仪7.5.1 测试仪总体设计7.5.2 基于MSP430的数据采集7.5.3 数据处理软件设计习题 附录附录A 常用函数的拉普拉斯变换附录B 部分习题参考答案 参考文献信息