自动控制原理

前言

第1章绪论

11引言

111自动控制理论的发展

112人工控制与自动控制

113开环控制与闭环控制

114闭环控制系统的基本组成和
术语定义

12自动控制系统的分类

121线性控制系统和非线性控制系统

122恒值控制系统、随动控制系统
和程序控制系统

123连续控制系统和离散控制系统

13对自动控制系统的基本性能要求

131稳定性

132快速性

133准确性

14MATLAB睸imulink介绍

15本章小结

思考题与习题

第2章控制系统的数学模型

21微分方程

211系统微分方程的建立

212建立微分方程的步骤

22传递函数

221传递函数的定义

222传递函数的性质

23典型环节的传递函数

231比例环节

232积分环节

233惯性环节

234微分环节

235振荡环节

236延迟环节

24动态结构图的等效变换

241动态结构图的建立

242动态结构图的等效变换法则

243动态结构图的等效变换举例

25自动控制系统的传递函数

251闭环控制系统的开环传递函数

252闭环传递函数

26信号流图

261信号流图的术语和性质

262信号流图的绘制

27梅逊公式

271梅逊公式的定义

272应用梅逊公式求系统闭环传递
函数举例

28利用MATLAB建立控制系统模型

281时间常数形式的传递函数
模型表示

282零极点形式的传递函数
模型表示

283模型的转换和连接

29案例分析与设计

210本章小结

思考题与习题

第3章时域分析法

31典型输入信号和时域性能指标

311典型输入信号

312阶跃响应的动态性能指标

313稳态性能指标

32一阶系统的时域分析

321单位阶跃响应

322单位脉冲响应

323单位斜坡响应

33二阶系统的时域分析

331典型的二阶系统

332二阶系统的单位阶跃响应

333系统的暂态性能指标

34高阶系统的时域分析

35系统的稳定性分析

351系统稳定性的充分必要条件

352劳斯-赫尔维茨稳定判据

353代数稳定判据的应用

36稳态误差计算

361稳态误差的定义和计算

362给定输入下的稳态误差

363扰动输入作用下的稳态误差

364减小稳态误差的方法

37应用MATLAB求控制系统的
时域响应

38案例分析与设计

39本章小结

思考题与习题

第4章根轨迹分析法

41根轨迹的基本概念

411根轨迹的概念

412根轨迹方程及绘制条件

42绘制根轨迹的基本规则

421基本规则

422绘制根轨迹举例

43广义根轨迹

431参数根轨迹

432零度根轨迹

44应用MATLAB绘制控制系统的
根轨迹

45案例分析与设计

46本章小结

思考题与习题

第5章频率分析法

51频率特性的基本概念

511频率响应

512频率特性

513频率特性与传递函数的关系

514频率特性的表示方法

52对数坐标图

521对数坐标图的特点

522典型环节的对数坐标图

523开环传递函数的对数坐标图

524系统类型与对数幅频特性曲线
之间的关系

53幅相频率特性图

531典型环节的奈奎斯特图

532开环传递函数概略奈奎斯特图的
绘制

54奈奎斯特稳定性判据

541幅角原理

542开环传递函数虚轴上无极点时
的奈奎斯特稳定性判据

543开环传递函数虚轴上存在极点时
的奈奎斯特稳定性判据

55系统的相对稳定性

551增益裕量

552相位裕度

56系统的闭环频率特性

57系统的频域性能指标和时域性能指标
的关系

571开环频域指标与时域指标
的关系

572闭环频域指标与时域指标
的关系

573开环对数频率特性曲线与系统
时域性能指标之间的关系

58应用MATLAB绘制系统的频率
特性曲线

59案例分析与设计

510本章小结

思考题与习题

第6章控制系统的校正

61系统校正的基本概念

611性能指标

612系统的校正

62常用控制规律

621P控制规律

622PD控制规律

623PI控制规律

624PID控制规律

63基于频率法的串联校正设计

631串联超前校正

632串联滞后校正

633串联滞后-超前校正

64按期望特性进行串联校正

65应用MATLAB进行校正设计

66案例分析与设计

67本章小结

思考题与习题

第7章离散控制系统

71离散控制系统的基本概念

72信号的采样与复现

721香农采样定理

722零阶保持器的原理

73离散控制系统的数学模型

731差分方程

732z变换与z反变换

733脉冲传递函数的定义

734开环系统的脉冲传递函数

735闭环系统的脉冲传递函数

74离散系统的性能分析

741离散系统的稳定性条件和
代数判据

742离散系统的稳态误差

743离散系统的动态性能

75应用MATLAB进行离散系统分析

76案例分析与设计

77本章小结

思考题与习题

第8章现代控制理论初步

81控制系统的状态空间描述

811状态变量和状态空间方程

812线性定常连续系统状态空间表
达式的建立

813状态空间表达式的线性变换

814传递函数与状态方程之间
的转换

815状态图

82线性定常系统状态方程的解

821线性系统状态方程的解

822状态转移矩阵的计算

83线性定常系统的能控性和能观性

831能控性

832能观性

833能控、能观标准型的线性
变换

834对偶原理

84线性定常系统的极点配置

841状态反馈

842状态反馈极点配置定理

843求状态反馈矩阵K的待定系
数法

844求状态反馈矩阵K的能控标准
型法

85状态观测器

851全维状态观测器

852配置极点求观测器增益矩阵的
待定系数法

853配置极点求观测器增益矩阵的
能观标准型法

854带状态观测器的状态反馈
系统

86李雅普诺夫稳定性分析

861李雅普诺夫关于稳定性
的定义

862李雅普诺夫判断系统稳定性
的方法

863线性定常系统的李雅普诺夫稳定性
分析

87案例分析与设计

88本章小结

思考题与习题

第9章非线性系统分析

91控制系统的非线性特性

911典型的非线性特性

912非线性系统的特性

913非线性控制系统的分析
研究方法

92相平面法

921相轨迹的基本概念

922相轨迹的基本性质

923相轨迹的绘制

924由相平面图求时间解

925奇点和极限环

926非线性控制系统的相平面分析

93描述函数法

931描述函数的基本概念

932典型非线性特性的描述函数

933非线性控制系统的描述
函数分析

94案例分析与设计

95本章小结

思考题与习题

附录

附录A常见拉普拉斯变换及z变换表

附录B控制理论中常用的中英文词组

参考文献