自动控制原理

扉页 版权页 前言 目录 第1章 自动控制系统的基本概念 1.1 控制系统的基本形式 1.1.1 人工控制 1.1.2 自动控制 1.2 典型反馈控制系统 1.2.1 系统框图 1.2.2 自动控制系统的组成 1.3 自动控制系统的分类 1.3.1 按控制系统的结构分类 1.3.2 按给定信号的类型分类 1.3.3 按系统参数是否随时间变化分类 1.3.4 按控制系统的动态特性分类 1.3.5 按信号传递的连续性分类 1.4 控制系统的基本要求 1.4.1 稳定性 1.4.2 动态特性 1.4.3 稳态特性 习题 第2章 控制系统的数学模型 2.1 拉普拉斯变换 2.1.1 拉普拉斯变换定义 2.1.2 拉普拉斯变换基本性质 2.1.3 拉普拉斯反变换 2.2 控制系统的微分方程 2.2.1 机械系统 2.2.2 电路系统 2.2.3 机电系统 2.3 传递函数 2.3.1 传递函数定义 2.3.2 传递函数性质 2.4 典型环节的传递函数 2.4.1 比例环节 2.4.2 积分环节 2.4.3 微分环节 2.4.4 惯性环节 2.4.5 振荡环节 2.4.6 延迟环节 2.5 控制系统的结构图 2.5.1 结构图组成要素及绘制方法 2.5.2 结构图的等效变换 2.6 信号流程图与梅逊公式 2.6.1 常用术语及其定义 2.6.2 信号流程图绘制方法 2.6.3 梅逊增益公式 2.6.4 用梅逊公式求传递函数 2.7 控制系统的传递函数 2.7.1 前向通路传递函数 2.7.2 开环传递函数 2.7.3 闭环传递函数 2.8 传递函数的MATLAB 描述 2.8.1 有理函数模型 2.8.2 零极点模型 2.8.3 系统模型的连接和简化 2.8.4 有理分式模型与零极点模型的转换 习题 第3章 控制系统的时域分析法 3.1 典型输入信号及时域性能指标 3.1.1 典型输入信号 3.1.2 时域性能指标 3.2 一阶系统的时域分析 3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应 3.2.2 一阶系统的单位斜坡响应 3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应 3.2.4 一阶系统的单位加速度响应 3.3 二阶系统的时域分析 3.3.1 典型的二阶系统模型 3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应 3.3.3 二阶系统的瞬态响应指标 3.3.4 高阶系统的瞬态响应 3.4 控制系统的稳定性分析 3.4.1 稳定性的基本概念 3.4.2 线性系统稳定的充要条件 3.4.3 劳斯稳定性判据 3.4.4 MATLAB 稳定性判断方法 3.5 稳态误差分析及计算 3.5.1 误差及稳态误差的定义 3.5.2 给定输入作用下的稳态误差计算 3.5.3 扰动作用下的稳态误差计算 3.5.4 给定输入、扰动共同作用下的稳态误差计算 3.5.5 减小稳态误差的方法及复合控制 习题 第4章 控制系统的根轨迹法 4.1 根轨迹的基本概念 4.1.1 系统的根轨迹 4.1.2 根轨迹的幅值条件和相角条件 4.2 绘制根轨迹的基本规则 4.2.1 基本规则 4.2.2 根轨迹绘制举例 4.3 参量根轨迹及系统性能的根轨迹分析 4.3.1 参量根轨迹 4.3.2 系统性能的根轨迹分析 习题 第5章 控制系统的频域分析法 5.1 频率特性的基本知识 5.1.1 频率特性的物理概念 5.1.2 频率特性的定义 5.2 频率特性的图示 5.2.1 奈奎斯特图 5.2.2 伯德图 5.2.3 尼柯尔斯图 5.3 典型环节的频率特性 5.3.1 比例环节的频率特性 5.3.2 积分环节的频率特性 5.3.3 惯性环节的频率特性 5.3.4 振荡环节的频率特性 5.3.5 微分环节的频率特性 5.3.6 延迟环节的频率特性 5.4 开环系统频率特性图绘制 5.4.1 开环系统伯德图的绘制 5.4.2 最小相位系统和非最小相位系统 5.5 频率域稳定性分析 5.5.1 奈奎斯特稳定性判据 5.5.2 控制系统的稳定裕量 5.6 开环频域指标与时域指标之间的关系 5.6.1 控制系统的主要性能指标 5.6.2 开环频域指标与时域指标之间的关系 5.7 MATLAB 频域分析 5.7.1 线性系统的频域分析 5.7.2 频域分析性能指标 习题 第6章 控制系统的分析与校正 6.1 控制系统校正 6.1.1 校正的基本概念 6.1.2 校正的基本方式 6.1.3 系统校正的方法 6.2 串联超前校正 6.2.1 相位超前校正装置 6.2.2 相位超前校正装置的作用 6.2.3 校正方法 6.3 串联滞后校正 6.3.1 相位滞后校正装置 6.3.2 相位滞后校正装置的作用 6.3.3 校正方法 6.4 串联滞后-超前校正 6.4.1 相位滞后-超前校正装置 6.4.2 相位滞后-超前校正装置的作用 6.4.3 校正方法 6.5 PID 校正 6.5.1 比例积分(PI)控制器 6.5.2 比例微分(PD)控制器 6.5.3 比例积分微分(PID)控制器 习题 第7章 离散控制系统 7.1 引言 7.2 采样系统 7.3 Z 变换 7.3.1 Z 变换 7.3.2 Z 变换的基本定理 7.3.3 Z 反变换 7.4 脉冲传递函数 7.4.1 脉冲传递函数定义 7.4.2 串联环节的脉冲传递函数 7.5 线性离散系统的脉冲传递函数 7.6 线性离散系统的稳定性 7.6.1 S 平面到Z 平面的映射关系 7.6.2 线性离散系统稳定的充要条件 7.6.3 劳斯稳定判据 7.7 线性离散系统的时域分析 7.7.1 极点在Z 平面的分布与瞬态响应 7.7.2 线性离散系统的时间响应 7.7.3 线性离散系统的稳态误差 习题 第8章 MATLAB 语言及其仿真实验 8.1 MATLAB 语言简介 8.1.1 MATLAB 的应用基础 8.1.2 MATLAB 函数 8.1.3 绘制响应曲线 8.1.4 MATLAB 语言的联机帮助功能 8.2 MATLAB 语言基础实验 实验一 MATLAB 语言平台 实验二 MATLAB 数值运算 实验三 MATLAB 绘图 实验四 MATLAB 句柄绘图 8.3 控制理论仿真实验 实验五 控制系统的建模 实验六 控制系统的稳定性分析实验 实验七 控制系统的时域分析实验 实验八 控制系统的根轨迹分析 实验九 控制系统的频域分析 实验十 S 函数的编写及应用 习题 附录A 常用函数的拉普拉斯变换对照表 附录B 常用函数的Z 变换表 附录C 控制系统中英文对照表 附录D 控制系统MATLAB 常用函数 参考文献