自動控制原理（非自動化專業(yè) 第3版）

第1章 緒論 1
1．1 自動控制的基本概念 1
1．1．1 基本概念 1
1．1．2 開環(huán)控制與閉環(huán)控制的實例 2
1．2 自動控制理論的發(fā)展 3
1．3 控制系統(tǒng)的分類 5
1．4 對控制系統(tǒng)的基本要求 6
本章小結(jié) 6
習題1 6
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 8
2．1 基本概念 8
2．2 時域模型――微分方程 9
2．2．1 建立系統(tǒng)或元件微分方程的
步驟 9
2．2．2 典型系統(tǒng)的微分方程 10
2．2．3 非線性方程線性化方法 13
2．3 復域模型――傳遞函數(shù) 14
2．3．1 傳遞函數(shù)的定義 14
2．3．2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)和物理意義 15
2．3．3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 16
2．3．4 傳遞函數(shù)的表示方式和術(shù)語 18
2．4 控制系統(tǒng)方塊圖 19
2．4．1 方塊圖簡介 19
2．4．2 方塊圖的化簡 20
2．4．3 閉環(huán)系統(tǒng)的方塊圖和傳遞函數(shù) 23
本章小結(jié) 26
習題2 27
第3章 線性系統(tǒng)的時域分析 29
3．1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 29
3．1．1 穩(wěn)定的概念 29
3．1．2 穩(wěn)定的充要條件 30
3．1．3 勞斯穩(wěn)定判據(jù) 31
3．2 二階系統(tǒng)的動態(tài)性能分析 36
3．2．1 典型輸入信號 37
3．2．2 動態(tài)性能指標 38
3．2．3 二階系統(tǒng)的時域響應 38
3．2．4 高階系統(tǒng)的時域響應 44
3．3 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析 46
3．3．1 穩(wěn)態(tài)誤差的定義 47
3．3．2 輸入信號作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)
誤差 47
3．3．3 擾動信號作用時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)
誤差 51
本章小結(jié) 53
習題3 53
第4章 根軌跡法 57
4．1 根軌跡的基本概念 57
4．2 繪制根軌跡的基本規(guī)則 58
4．3 控制系統(tǒng)根軌跡的繪制 63
4．4 廣義根軌跡 68
4．4．1 以非K*為變參數(shù)的根軌跡 68
4．4．2 正反饋系統(tǒng)的根軌跡 69
4．4．3 非最小相位系統(tǒng)的根軌跡 70
4．5 線性系統(tǒng)的根軌跡分析方法 73
4．5．1 主導極點的概念 73
4．5．2 增加開環(huán)零極點對根軌跡的
影響 75
本章小結(jié) 77
習題4 77
第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析法 79
5．1 線性系統(tǒng)的頻率響應 79
5．2 頻率特性的圖形表示 81
5．2．1 幅相頻率特性曲線 81
5．2．2 對數(shù)頻率特性曲線 89
5．3 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù) 97
5．3．1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的數(shù)學
基礎(chǔ) 97
5．3．2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 98
5．4 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性 102
5．4．1 相對穩(wěn)定性 102
5．4．2 穩(wěn)定裕度的求取 104
5．5 頻域響應分析 107
5．5．1 頻域性能指標 107
5．5．2 頻域指標與時域指標的關(guān)系 107
本章小結(jié) 110
習題5 110
第6章 線性系統(tǒng)的校正 114
6．1 系統(tǒng)設(shè)計與校正的概念 114
6．1．1 系統(tǒng)性能指標 114
6．1．2 校正的實質(zhì) 115
6．1．3 校正方式 116
6．1．4 對數(shù)幅頻特性的形狀對系統(tǒng)
性能指標的影響 116
6．2 常用校正裝置 118
6．2．1 源超前網(wǎng)絡 118
6．2．2 源滯后網(wǎng)絡 119
6．2．3 滯后-超前源網(wǎng)絡 120
6．3 串聯(lián)校正的頻率法設(shè)計 120
6．3．1 串聯(lián)超前校正 120
6．3．2 串聯(lián)滯后校正 122
6．3．3 串聯(lián)滯后-超前校正 124
6．4 PID調(diào)節(jié)器 125
6．4．1 PID的基本控制作用 126
6．4．2 PID控制器的參數(shù)確定 128
本章小結(jié) 131
習題6 131
第7章 采樣系統(tǒng)分析 133
7．1 引言 133
7．2 信號的采樣與保持 133
7．2．1 采樣信號的數(shù)學表示 133
7．2．2 采樣信號的頻譜分析 134
7．2．3 采樣定理 135
7．2．4 信號的保持 136
7．3 z變換 137
7．3．1 z變換的定義 137
7．3．2 z變換的求法 137
7．3．3 z變換的性質(zhì) 139
7．3．4 z反變換 141
7．4 采樣系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) 143
7．4．1 脈沖傳遞函數(shù)的定義和意義 143
7．4．2 脈沖傳遞函數(shù)的求法 144
7．4．3 開環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 144
7．4．4 閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 145
7．5 采樣系統(tǒng)分析 147
7．5．1 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性 147
7．5．2 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能 149
7．5．3 采樣系統(tǒng)的動態(tài)性能 151
本章小結(jié) 154
習題7 154
第8章 狀態(tài)空間分析設(shè)計 156
8．1 狀態(tài)空間模型 156
8．1．1 狀態(tài)變量表達式相關(guān)概念 156
8．1．2 由微分方程建立狀態(tài)變量
表達式 158
8．1．3 狀態(tài)變量表達式和傳遞函數(shù)的
關(guān)系 163
8．2 狀態(tài)空間的線性變換 167
8．2．1 線性變換 167
8．2．2 線性變換的不變性 168
8．2．3 線性系統(tǒng)的規(guī)范化 169
8．3 線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解 174
8．3．1 線性定常系統(tǒng)齊次方程的解 174
8．3．2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì) 174
8．3．3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的求取 176
8．3．4 非齊次狀態(tài)方程的解 177
8．4 線性連續(xù)系統(tǒng)的可控性與
可觀測性分析 178
8．4．1 線性連續(xù)系統(tǒng)的可控性與
可觀測性的概念 178
8．4．2 線性連續(xù)系統(tǒng)的可控性判據(jù) 179
8．4．3 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的可觀測性
判據(jù) 181
8．4．4 通過線性變換將單輸入系統(tǒng)化
為可控標準型和可觀測
標準型 182
8．4．5 對偶原理 185
8．4．6 傳遞函數(shù)與可控性、可觀測性
的關(guān)系 185
8．5 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和極點
配置 185
8．5．1 狀態(tài)反饋和輸出反饋 185
8．5．2 狀態(tài)反饋進行極點的任意配置 187
本章小結(jié) 189
習題8 189
第9章 MATLAB在控制系統(tǒng)分析中的
應用 191
9．1 基于MATLAB的數(shù)學建模 191
9．1．1 建立傳遞函數(shù)模型的MATLAB
相關(guān)函數(shù) 191
9．1．2 方塊圖的標準連接的MATLAB
相關(guān)函數(shù) 192
9．1．3 傳遞函數(shù)的零極點求取的
MATLAB相關(guān)函數(shù) 193
9．2 基于MATLAB的時域分析 194
9．2．1 常用函數(shù) 194
9．2．2 應用舉例 195
9．3 基于MATLAB的根軌跡分析 199
9．3．1 常用函數(shù) 199
9．3．2 應用舉例 200
9．4 基于MATLAB的頻域分析和
設(shè)計 202
9．4．1 常用函數(shù) 202
9．4．2 應用舉例 203
9．5 基于MATLAB的采樣系統(tǒng)
分析 205
9．5．1 常用函數(shù) 206
9．5．2 應用舉例 206
9．6 狀態(tài)空間分析 207
9．6．1 常用函數(shù) 208
9．6．2 應用舉例 211
參考文獻 214