自动控制原理

第1章自动控制系统概述1
11自动控制的基本原理2111自动控制问题的引出2112控制方式5
12自动控制系统的基本组成1
13自动控制系统实例11131函数记录仪11132磁盘驱动读取系统12133导弹发射架方位控制13134机器人13
14自动控制系统的分类14141按给定输入信号特征
分类14142按系统模型的数学特性
分类15143其他类型的分类16
15自动控制系统的基本要求16151稳定性16152快速性17153准确性17
16控制工程设计概论18161工程设计18162控制系统设计18163系统分析与设计工具
MATLAB19
17自动控制理论的发展概况20171早期的自动控制21172经典控制理论21173现代控制理论22
18小结22
19习题23
第2章控制系统的数学模型27
21控制系统的时域数学模型27211线性元件的微分方程28212控制系统微分方程的
建立33213线性系统的基本特性35214非线性系统的小偏差
线性化35
22线性系统的传递函数37221传递函数的定义和性质37222典型元部件的传递函数42
23结构图及其等效变换48231结构图的组成与绘制48232结构图的等效变换51
24信号流图及梅逊公式58241信号流图的组成及性质58242信号流图的绘制59243梅逊增益公式61
25闭环系统传递函数64
26控制系统建模的MATLAB
方法65
27数学模型的实验测定法67
28小结68
29习题69
第3章时域分析法73
31控制系统时间响应的性能
指标73311典型输入信号73312时间响应过程75313时域性能指标75
32一阶系统时域分析77321数学模型78322单位阶跃响应78323单位脉冲响应79324单位斜坡响应80
33二阶系统时域分析82331数学模型82332单位阶跃响应83333动态性能指标计算87334改善二阶系统性能的常用
方法95
34高阶系统时域分析101341高阶系统的阶跃响应101342闭环主导极点和动态性能
分析105
35稳定性分析107351稳定的概念和定义107352稳定的充要条件108353稳定的代数判据109
36稳态误差分析115361误差与稳态误差116362给定信号作用下的稳态误差
计算117363扰动作用下的稳态误差
计算121364提高控制精度的措施123
37小结126
38习题127
第4章根轨迹分析法133
41根轨迹的基本概念133411根轨迹图133412闭环零极点与开环零极点的
关系135413根轨迹方程137
42根轨迹的绘制法则138
43其他形式的根轨迹151431参数根轨迹151432零度根轨迹153
44基于MATLAB的根轨迹图
绘制156
45根轨迹分析158451闭环零极点与时间
响应158452系统性能的定性分析159
46小结165
47习题166
第5章基本控制律与机器人关节角
控制分析170
51基本控制律分析171511比例(Ｐ)控制171512比例微分(PD)控制171513比例积分(PI)控制172514比例积分微分(PID)
控制173
52线性系统时域仿真的MATLAB
方法176521基于脚本文件的仿真176522基于模型文件的仿真178
53PID控制器的参数整定182531衰减曲线法182532稳定边界法183533其他方法183
54机器人关节角控制系统设计
与分析184541某ARMⅡ电动肩关节角
控制系统185542PID控制律设计186543斜坡型输入指令响应189
55小结190
56习题191
第6章频域分析法193
61频率特性193611频率特性的基本概念193612频率特性的图形表示196
62典型环节的频率特性199621比例环节199622积分环节和微分环节199623惯性环节和一阶微分
环节201624振荡环节与二阶微分
环节203625延迟环节206
目录63开环系统频率特性图
绘制207631开环伯德图的绘制207632开环极坐标图的近似
绘制211633最小相位系统214
64频域稳定性判据217641幅角原理217642奈奎斯特稳定性判据219
65稳定裕度225651相位裕度225652幅值裕度226
66闭环频率特性228
67基于MATLAB的频率特性
图绘制229
68频率特性分析232681三频段的概念232682开环频域指标与时域指标的
关系233683闭环频域指标与时域指标的
关系235
69小结237
610习题238
第7章控制系统的综合与校正242
71系统校正的基本概念242711性能指标243712校正方式243713校正设计方法245
72常用串联校正装置及其
特性246721超前校正网络246722滞后校正网络249723滞后超前校正
网络252
73串联校正的频域法设计254731串联超前校正设计254732串联滞后校正设计260733串联滞后超前设计265734期望开环对数幅频特性
设计法268
74反馈校正与复合校正269741反馈校正的原理与
特点269742复合校正272
75小结275
76习题275
第8章非线性系统279
81控制系统的非线性特性279811典型的非线性特性279812非线性系统的若干
特征281813非线性控制系统的分析与
设计方法283
82描述函数法283821描述函数定义283822典型非线性特性的描述
函数285823非线性系统描述函数法
分析288
83相平面法291831相平面法的基本概念291832相平面图的绘制292833相轨迹的基本特性294
834非线性系统的相平面法
分析296
84非线性系统分析的MATLAB
方法299
85小结301
86习题302
第9章离散控制系统304
91离散控制系统基本
概念304911采样控制系统304912数字控制系统305913离散控制系统的特点306
92信号采样和复现306921信号采样306922采样信号频谱分析307923香农采样定理308924信号复现308
93z变换及反变换310931z变换定义310932z变换的求法311933z变换的性质312934z反变换313
94离散系统的数学模型315941差分方程315942脉冲传递函数316
95离散控制系统性能分析323951离散控制系统的
稳定性323952离散控制系统的稳态
误差327953离散系统动态性能330
96线性离散系统分析的MATLAB
方法332
97小结335
98习题335
附录A拉氏变换概述337
A1拉普拉斯变换的定义337
A2几种典型函数的拉氏
变换337A21单位阶跃函数1(t)的
拉氏变换337A22指数函数f(t)=e－at的
拉氏变换338A23正弦函数与余弦函数的拉氏
变换338A24单位脉冲函数δ(t)的拉氏
变换339A25单位斜坡函数的拉氏
变换339A26单位加速度函数的拉氏
变换340
A3拉氏变换的主要定理340A31叠加定理341A32微分定理341A33积分定理341A34复数位移定理342A35终值定理342
A4拉普拉斯反变换344
A5应用拉氏变换解线性微分
方程347
附录B精选习题详解349
B1第1章习题349
B2第2章习题350
B3第3章习题352
B4第4章习题355
B5第6章习题357
B6第7章习题361
B7第8章习题362
B8第9章习题365
参考文献368