控制工程基礎與應用

第1章 緒論
1．1 控制工程的發(fā)展歷史
1．2 控制系統的概念和基本原理
1．2．1 控制系統的基本概念
1．2．2 開環(huán)控制和閉環(huán)控制
1．2．3 閉環(huán)控制系統的組成
1．3 控制系統的基本類型
1．3．1 按輸入量的特征分類
1．3．2 按系統中傳遞信號的性質分類
1．4 對控制系統的基本要求
習題
第2章 數學模型
2．1 系統的運動微分方程
2．1．1 列寫系統微分方程的一般步驟
2．1．2 控制系統常見元件的物理定律
2．2 拉氏變換和反變換
2．2．1 拉氏變換的定義
2．2．2 幾種典型函數的拉氏變換
2．2．3 拉氏變換的主要定理
2．2．4 拉氏反變換
2．2．5 部分分式展開法
2．3 傳遞函數
2．3．1 傳遞函數的概念和定義
2．3．2 特征方程、零點和極點
2．3．3 關于傳遞函數的幾點說明
2．3．4 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數
2．4 系統框圖和信號流圖
2．4．1 系統框圖
2．4．2 系統框圖的簡化
2．4．3 系統信號流圖和梅遜公式
2．4．4 控制系統的傳遞函數
2．5 非線性數學模型的線性化
2．5．1 線性化問題的提出
2．5．2 非線性數學模型的線性化
2．5．3 系統線性化微分方程的建立
2．6 控制系統傳遞函數推導舉例
2．6．1 機械系統
2．6．2 液壓系統
2．6．3 液位系統
2．6．4 機電系統
習題
第3章 時域響應分析
3．1 時域響應以及典型輸入信號
3．1．1 階躍函數
3．1．2 斜坡函數
3．1．3 加速度函數
3．1．4 脈沖信號
3．1．5 正弦函數
3．2 一階系統的時域響應
3．2．1 一階慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應
3．2．2 一階慣性環(huán)節(jié)的單位速度響應
3．2．3 一階慣性環(huán)節(jié)的單位脈沖響應
3．2．4 線性定常系統時間響應的性質
3．3 二階系統的時域響應
3．3．1 二階系統的單位階躍響應
3．3．2 二階系統的性能指標
3．4 誤差分析與計算
3．4．1 穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念
3．4．2 穩(wěn)態(tài)誤差的計算
3．4．3 穩(wěn)態(tài)誤差系數
3．5 穩(wěn)定性分析
3．5．1 穩(wěn)定的概念
3．5．2 系統穩(wěn)定的充要條件
3．6 穩(wěn)定性判據
習題
第4章 頻域響應分析
4．1 頻率特性的概念及其基本實驗方法
4．1．1 頻率特性的概念
4．1．2 頻率特性的實驗求取
4．2 極坐標圖
4．2．1 極坐標圖
4．2．2 典型環(huán)節(jié)的極坐標圖
4．2 _3 系統極坐標圖的一般畫法
4．3 對數幅相頻特性圖
4．3．1 對數坐標圖
4．3．2 典型環(huán)節(jié)的伯德圖
4．3．3 伯德圖的一般畫法
4．3．4 最小相位系統
4．4 由頻率特性曲線求系統傳遞函數
4．5 由單位脈沖響應求系統的頻率特性
4．6 對數幅相特性圖
4．7 控制系統的閉環(huán)頻響
4．7．1 由開環(huán)頻率特性估計閉環(huán)頻率特性
4．7．2 系統頻域指標
4．8 奈奎斯特穩(wěn)定性判據
4．9 應用奈奎斯特穩(wěn)定性判據分析延時系統的穩(wěn)定性
4．10 由伯德圖判斷系統的穩(wěn)定性
4．11 控制系統的相對穩(wěn)定性
4．12 機械系統動剛度的應用
4．13 借助MATLAB進行控制系統的頻域響應分析
4．13．1 頻率響應的計算方法
4．13．2 頻率響應曲線的繪制
習題
第5章 根軌跡法
5．1 引言
5．1．1 基本概念
5．1．2 根軌跡方程
5．2 根軌跡的繪制
5．2．1 基本法則
5．2．2 舉例
5．3 根軌跡的性能分析
5．4 MATLAB根軌跡應用舉例
習題
第6章 系統校正與PID控制
6．1 引言
6．1．1 系統校正的基本概念
6．1．2 控制系統的性能指標
6．1．3 校正的方式
6．1．4 控制系統理想伯德圖
6．2 串聯校正
6．2．1 串聯超前校正網絡
6．2．2 串聯滯后校正網絡
6．2．3 串聯滯后一超前校正網絡
6．2．4 串聯超前、串聯滯后和串聯滯后一超前校正的比較
6．3 反饋校正
6．4 PID校正
6．4．1 P控制——比例控制器
6．4．2 PD控制——比例一微分控制器
6．4．3 I控制——積分控制器
6．4．4 PI控制——比例一積分控制器
6．4．5 PID控制——比例一積分一微分控制器
6．5 MATLAB在校正中的應用
6．5．1 串聯超前校正
6．5．2 串聯滯后校正
習題
第7章 控制工程應用實例
7．1 控制系統的設計方法
7．2 單級倒立擺的建模與控制
7．2．1 倒立擺的結構與工作原理
7．2．2 系統的數學模型
7．2．3 系統線性化
7．2．4 倒立擺的PlD控制器設計
7．2．5 MATLAB系統仿真
7．3 張力控制器的設計與應用
7．3．1 控制系統的數學模型
7．3．2 控制系統的實現方案
7．3．3 控制系統的編程組態(tài)
7．4 糾偏系統的設計與應用
7．4．1 纏繞偏移分析
7．4．2 糾偏裝置結構設計
7．4．3 糾偏控制系統設計
7．4．4 增量式PID控制算法
習題
附錄一 常用函數的拉氏變換
附錄二 部分習題參考答案
參考文獻