自動控制原理

1自動控制的基本概念
1.1自動控制的發(fā)展簡史001
1.1.1經典控制理論階段002
1.1.2現代控制理論階段002
1.1.3大系統(tǒng)控制階段003
1.1.4智能控制階段003
1.2自動控制的基本原理004
1.2.1人工控制與自動控制004
1.2.2自動控制系統(tǒng)的構成005
1.2.3自動控制系統(tǒng)的基本控制方式006
1.3自動控制系統(tǒng)的分類007
1.3.1按輸入信號特征分類007
1.3.2按系統(tǒng)參數特性分類008
1.3.3按系統(tǒng)數學模型分類008
1.3.4按時間變量特性分類009
1.3.5按變量數目分類009
1.3.6其他分類方法009
1.4對控制系統(tǒng)性能的基本要求010
1.4.1穩(wěn)定性010
1.4.2快速性010
1.4.3準確性010
1.5Matlab在自動控制系統(tǒng)中的應用011
本章小結011
關鍵術語和概念012
習題013

2控制系統(tǒng)的數學描述
2.1控制系統(tǒng)的微分方程描述015
2.1.1典型控制系統(tǒng)的數學模型016
2.1.2非線性微分方程的線性化020
2.2拉普拉斯變換及反變換022
2.2.1Laplace變換的定義022
2.2.2Laplace變換的性質及其應用023
2.2.3Laplace反變換026
2.2.4利用Laplace變換求解線性微分方程028
2.3控制系統(tǒng)的傳遞函數描述029
2.3.1傳遞函數的概念和性質029
2.3.2典型環(huán)節(jié)的傳遞函數030
2.4控制系統(tǒng)的結構圖033
2.4.1結構圖的概念033
2.4.2控制系統(tǒng)結構圖的建立034
2.4.3結構圖的等效變換035
2.5控制系統(tǒng)的信號流圖039
2.5.1信號流圖040
2.5.2梅遜公式040
2.6閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數042
2.7控制系統(tǒng)數學模型的Matlab描述045
本章小結047
關鍵術語和概念047
習題048

3時域分析法
3.1典型輸入信號與時域性能指標054
3.1.1典型輸入信號054
3.1.2系統(tǒng)的時域性能指標056
3.2一階系統(tǒng)的時域分析058
3.2.1一階系統(tǒng)的單位階躍響應058
3.2.2一階系統(tǒng)的單位脈沖響應059
3.2.3一階系統(tǒng)的單位斜坡函數響應059
3.3二階系統(tǒng)的時域分析060
3.3.1二階系統(tǒng)的單位階躍響應060
3.3.2二階系統(tǒng)的脈沖響應0633.
3.3欠阻尼二階系統(tǒng)在單位階躍輸入作用下的瞬態(tài)響應指標064
3.3.4改善二階系統(tǒng)性能的措施070
3.4高階系統(tǒng)的時域分析071
3.4.1高階系統(tǒng)的單位階躍響應071
3.4.2主導極點072
3.5線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析073
3.5.1穩(wěn)定性概念073
3.5.2穩(wěn)定的充分必要條件074
3.5.3穩(wěn)定判據076
3.6線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差082
3.6.1穩(wěn)態(tài)誤差概念083
3.6.2穩(wěn)態(tài)誤差的計算084
3.6.3減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施089
3.7利用Matlab進行時域分析091
本章小結094
關鍵術語和概念095
習題095

4根軌跡分析法
4.1根軌跡的基本概念098
4.1.1采用解析法繪制根軌跡圖098
4.1.2根軌跡與系統(tǒng)性能099
4.1.3根軌跡方程100
4.1.4利用試探法確定根軌跡上的點101
4.2根軌跡繪制的基本規(guī)則101
4.2.1繪制根軌跡的基本規(guī)則101
4.2.2繪制根軌跡舉例112
4.3廣義根軌跡繪制117
4.3.1參變量根軌跡的繪制117
4.3.2正反饋系統(tǒng)根軌跡的繪制119
4.3.3非最小相位系統(tǒng)的根軌跡122
4.4基于根軌跡的系統(tǒng)性能分析123
4.4.1開環(huán)零、極點對根軌跡的影響123
4.4.2利用根軌跡估算系統(tǒng)參數與性能127
4.4.3閉環(huán)零、極點分布與系統(tǒng)性能的關系129
4.5利用Matlab繪制根軌跡圖130
本章小結134
關鍵術語和概念135
習題135

5頻域分析法
5.1頻率特性的基本概念138
5.2頻率特性的圖示方法140
5.2.1極坐標圖140
5.2.2對數坐標圖150
5.3奈奎斯特穩(wěn)定判據161
5.3.1幅角定理161
5.3.2奈奎斯特穩(wěn)定判據162
5.4控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量168
5.4.1相角裕量和幅值裕量168
5.4.2穩(wěn)定裕量的計算169
5.5控制系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性170
5.6頻域響應與系統(tǒng)性能指標間的關系173
5.6.1二階系統(tǒng)173
5.6.2高階系統(tǒng)174
5.7利用Matlab進行控制系統(tǒng)的頻域分析175
本章小結176
關鍵術語和概念177
習題178

6線性控制系統(tǒng)的綜合與校正
6.1綜合與校正的概念181
6.1.1校正的基本方式182
6.1.2基本控制規(guī)律182
6.1.3校正裝置及其特性185
6.2串聯校正190
6.2.1串聯超前校正190
6.2.2串聯滯后校正192
6.2.3滯后-超前校正194
6.3反饋校正195
6.3.1反饋校正的基本原理195
6.3.2反饋校正設計196
6.4復合校正199
6.5利用Matlab進行系統(tǒng)校正200
本章小結202
關鍵術語和概念202
習題203

7離散時間控制系統(tǒng)
7.1離散系統(tǒng)的基本概念206
7.2采樣過程與采樣定理208
7.2.1采樣過程及其數學描述208
7.2.2采樣定理210
7.2.3信號的恢復211
7.3Z變換理論213
7.3.1Z變換定義和性質213
7.3.2Z變換方法215
7.3.3Z反變換方法219
7.4離散控制系統(tǒng)的數學描述221
7.4.1線性常系數差分方程221
7.4.2脈沖傳遞函數224
7.5離散控制系統(tǒng)的分析與設計231
7.5.1穩(wěn)定性分析232
7.5.2瞬態(tài)響應235
7.6離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差236
7.7離散系統(tǒng)的數字控制器設計238
7.8離散系統(tǒng)的Matlab仿真242
本章小結246
關鍵術語和概念247
習題247

8非線性控制系統(tǒng)
8.1非線性系統(tǒng)的特點250
8.2典型非線性環(huán)節(jié)的數學描述251
8.3描述函數法253
8.3.1描述函數的基本概念253
8.3.2典型非線性特性的描述函數254
8.3.3用描述函數分析非線性系統(tǒng)259
8.4相平面法263
8.4.1相平面圖及繪制方法263
8.4.2奇點與極限環(huán)266
8.4.3相平面分析舉例269
8.5非線性系統(tǒng)的Matlab仿真273
本章小結276
關鍵術語和概念276
習題277

參考文獻