自動控制原理

第1章 自動控制的一般概念
1.1引例
1.2反饋的基本概念
1.3術(shù)語
1.4自動控制系統(tǒng)示例
1.5控制系統(tǒng)的組成
1.5.1反饋控制系統(tǒng)的基本組成
1.5.2開環(huán)控制
1.5.3閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較
1.5.4復(fù)合控制系統(tǒng)
1.6自動控制系統(tǒng)的分類
1.7對自動控制系統(tǒng)的基本要求
1.8本課程的任務(wù)
1.9自動控制理論的發(fā)展
習(xí)題
第2章 連續(xù)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1引例
2.2控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的概念
2.2.1數(shù)學(xué)模型的類型
2.2.2數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)
2.2.3建立數(shù)學(xué)模型的方法
2.3控制系統(tǒng)的動態(tài)微分方程
2.3.1列寫動態(tài)微分方程的一般方法
2.3.2非線性元件微分方程的線性化
2.4控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.4.1傳遞函數(shù)的定義
2.4.2傳遞函數(shù)的性質(zhì)
2.4.3傳遞函數(shù)的求取
2.5動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其等效變換
2.5.1動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的概念
2.5.2結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2.6信號流圖
2.6.1信號流圖介紹
2.6.2系統(tǒng)的信號流圖
2.6.3信號流圖中的術(shù)語
2.6.4信號流圖的性質(zhì)
2.6.5梅遜（Mason）公式
2.7磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
小結(jié)
習(xí)題
第3章 時域分析法
3.1引例
3.2典型輸入信號和時域性能指標(biāo)
3.2.1典型輸入信號
3.2.2動態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程
3.2.3控制系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)
3.3典型系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)及其性能指標(biāo)
3.3.1一階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)分析
3.3.2二階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)分析
3.3.3二階系統(tǒng)性能的改善
3.4高階系統(tǒng)的動態(tài)分析
3.4.1高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
3.4.2高階系統(tǒng)的降階
3.5線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.5.1穩(wěn)定的概念和穩(wěn)定的充要條件
3.5.2代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
3.5.3代數(shù)判據(jù)的應(yīng)用
3.6穩(wěn)態(tài)誤差分析與計(jì)算
3.6.1誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義
3.6.2給定輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.3擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
3.7應(yīng)用MATLAB進(jìn)行時域分析
3.7.1應(yīng)用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.7.2應(yīng)用MATLAB分析系統(tǒng)的動態(tài)特性
3.8爐溫自動控制系統(tǒng)時域分析
3.8.1系統(tǒng)各部分的傳遞函數(shù)
3.8.2系統(tǒng)的時域分析
小結(jié)
習(xí)題
第4章 根軌跡法
4.1引例
4.2根軌跡的基本概念
4.2.1根軌跡
4.2.2根軌跡方程及相角、幅值條件
4.2.3閉環(huán)零、極點(diǎn)與開環(huán)零、極點(diǎn)之間的關(guān)系
4.3根軌跡繪制規(guī)則
4.3.1根軌跡的起點(diǎn)與終點(diǎn)
4.3.2根軌跡的分支數(shù)與對稱性
4.3.3實(shí)軸上的根軌跡
4.3.4根軌跡的漸近線
4.3.5分離點(diǎn)及會合點(diǎn)
4.3.6根軌跡的起始角與終止角
4.3.7根軌跡與虛軸的交點(diǎn)
4.3.8根之和規(guī)律
4.4控制系統(tǒng)根軌跡的繪制
4.5廣義根軌跡
4.5.1參數(shù)根軌跡
4.5.2正反饋系統(tǒng)的根軌跡
4.5.3非最小相位系統(tǒng)的根軌跡
4.6控制系統(tǒng)的根軌跡分析
4.6.1閉環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)和開環(huán)根軌跡增益的確定
4.6.2閉環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)分布對系統(tǒng)性能的影響
4.6.3利用根軌跡估算系統(tǒng)性能
4.6.4開環(huán)零、極點(diǎn)對根軌跡的影響
4.7利用MATLAB繪制系統(tǒng)的根軌跡
4.8用根軌跡法設(shè)計(jì)小車控制系統(tǒng)
4.8.1系統(tǒng)建模
4.8.2控制器的設(shè)計(jì)
小結(jié)
習(xí)題
第5章 頻率特性法
5.1引例
5.2頻率特性
5.2.1基本概念
5.2.2頻率特性曲線
5.3典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.4系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性
5.4.1開環(huán)幅相曲線
5.4.2開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線
5.4.3最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)
5.5奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.5.1數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
5.5.2奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.5.3對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)
5.6開環(huán)頻域分析
5.6.1穩(wěn)定裕度
5.6.2開環(huán)頻率特性分析
5.7閉環(huán)頻率特性
5.7.1閉環(huán)頻域指標(biāo)
5.7.2閉環(huán)頻域指標(biāo)和時域指標(biāo)的關(guān)系
5.7.3閉環(huán)頻域指標(biāo)和開環(huán)頻域指標(biāo)的關(guān)系
5.8MATLAB頻域特性分析
小結(jié)
習(xí)題
第6章 控制系統(tǒng)的校正
6.1校正的基本概念
6.1.1校正的定義
6.1.2校正方式
6.1.3校正裝置的設(shè)計(jì)方法
6.2頻率法串聯(lián)校正
6.2.1串聯(lián)超前校正
6.2.2串聯(lián)滯后校正
6.2.3串聯(lián)滯后—超前校正
6.2.4串聯(lián)綜合法校正
6.2.5PID調(diào)節(jié)器
6.3頻率法反饋校正
6.3.1反饋校正原理
6.3.2綜合法反饋校正
6.4復(fù)合校正
6.4.1按擾動補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.4.2按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.5MATLAB在控制系統(tǒng)校正中的應(yīng)用
小結(jié)
習(xí)題
第7章 非線性系統(tǒng)
7.1引例
7.2常見非線性系統(tǒng)及其特點(diǎn)
7.2.1常見非線性特性
7.2.2非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)
7.3相平面法
7.3.1基本概念
7.3.2線性系統(tǒng)的相軌跡
7.3.3相軌跡的做法
7.3.4非線性系統(tǒng)的相平面分析
7.4描述函數(shù)法
7.4.1描述函數(shù)的概念
7.4.2描述函數(shù)的求法
7.4.3用描述函數(shù)研究非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振
7.5基于MATLAB的非線性系統(tǒng)分析
7.6非線性特性的利用
小結(jié)
習(xí)題
第8章 采樣控制系統(tǒng)
8.1引例
8.2采樣與保持
8.2.1采樣過程
8.2.2采樣定理
8.2.3零階保持器
8.3差分方程
8.3.1差分的定義
8.3.2線性常系數(shù)差分方程
8.4Z變換
8.4.1Z變換定義
8.4.2Z變換方法
8.4.3Z變換的性質(zhì)
8.4.4Z反變換
8.4.5差分方程的解法
8.5離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
8.5.1Z傳遞函數(shù)的定義
8.5.2離散系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與開環(huán)傳遞函數(shù)
8.5.3閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
8.6離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
8.6.1離散系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
8.6.2勞斯穩(wěn)定判據(jù)
8.7采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
8.7.1用終值定理計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差
8.7.2用靜態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差
8.8暫態(tài)響應(yīng)與傳遞函數(shù)零、極點(diǎn)分布的關(guān)系
8.9采樣系統(tǒng)的校正
8.9.1PID數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法
8.9.2數(shù)字控制器的數(shù)字化直接設(shè)計(jì)方法
8.9.3最少拍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.10MATLAB在離散系統(tǒng)中的應(yīng)用
8.10.1連續(xù)系統(tǒng)的離散化
8.10.2求采樣系統(tǒng)的響應(yīng)
小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)