自動(dòng)控制原理

前言
第1章 自動(dòng)控制的基本概念
1.1 自動(dòng)控制理論的發(fā)展和應(yīng)用
1.1.1 自動(dòng)控制理論的發(fā)展歷程
1.1.2 自動(dòng)控制應(yīng)用實(shí)例
1.2 本課程的作用及特點(diǎn)
1.2.1 本課程的作用
1.2.2 本課程的特點(diǎn)
1.2.3 本課程知識(shí)的聯(lián)系性
1.3 系統(tǒng)的基本控制方式
1.3.1 開環(huán)控制及特點(diǎn)
1.3.2 閉環(huán)控制及特點(diǎn)
1.3.3 補(bǔ)償控制及特點(diǎn)
1.3.4 復(fù)合控制及特點(diǎn)
1.3.5 控制方式選擇
1.4 自控系統(tǒng)的組成和術(shù)語
1.4.1 自控系統(tǒng)組成
1.4.2 自控系統(tǒng)的名詞術(shù)語
1.5 控制系統(tǒng)的分類
1.5.1 按信號(hào)流向分類
1.5.2 按系統(tǒng)輸入信號(hào)分類
1.5.3 按系統(tǒng)元器件特性分類
1.5.4 按系統(tǒng)參數(shù)特征分類
1.5.5 按變量函數(shù)特征分類
1.5.6 按輸入輸出量分類
1.6 對(duì)控制系統(tǒng)性能的基本要求
小結(jié)
習(xí)題
第2章 線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 線性系統(tǒng)的微分方程
2.1.1 微分方程的建立
2.1.2 微分方程的一般表達(dá)式
2.2 非線性微分方程的線性化
2.3 線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.3.1 傳遞函數(shù)的定義
2.3.2 傳遞函數(shù)的特點(diǎn)
2.3.3 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)
2.4 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
2.4.1 結(jié)構(gòu)圖的組成
2.4.2 結(jié)構(gòu)圖的繪制
2.4.3 控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)間的連接
2.4.4 結(jié)構(gòu)圖的等效變換和化簡(jiǎn)
2.5 用Matlab軟件建立數(shù)學(xué)模型
2.5.1 傳遞函數(shù)
2.5.2 控制系統(tǒng)的建立
小結(jié)
習(xí)題
第3章 時(shí)域響應(yīng)分析法
3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)
3.2 線性定常系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.2.1 時(shí)域分析法
3.2.2 時(shí)域響應(yīng)
3.2.3 時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)
3.3 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.3.1 穩(wěn)定性概念
3.3.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件
3.3.3 勞斯判據(jù)
3.3.4 勞斯判據(jù)的應(yīng)用
3.3.5 相對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量
3.4 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.4.1 誤差
3.4.2 穩(wěn)態(tài)誤差
3.4.3 穩(wěn)態(tài)誤差ess的計(jì)算
3.4.4 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的途徑
3.5 一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.5.1 數(shù)學(xué)模型
3.5.2 單位階躍響應(yīng)
3.5.3 性能指標(biāo)計(jì)算
3.5.4 單位脈沖響應(yīng)
3.6 二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.6.1 數(shù)學(xué)模型
3.6.2 單位階躍響應(yīng)
3.6.3 系統(tǒng)性能指標(biāo)
3.6.4 單位脈沖響應(yīng)
3.6.5 改善二階系統(tǒng)性能的措施
3.7 高階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)
3.7.1 高階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
3.7.2 高階系統(tǒng)的降階
3.8 用Matlah進(jìn)行時(shí)域響應(yīng)分析
3.8.1 單位脈沖響應(yīng)
3.8.2 單位階躍響應(yīng)
3.8.3 單位斜坡響應(yīng)
3.8.4 性能指標(biāo)
3.8.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
小結(jié)
習(xí)題
第4章 根軌跡分析法
4.1 根軌跡的基本概念
4.2 繪制典型根軌跡
4.2.1 根軌跡方程
4.2.2 根軌跡繪制的基本規(guī)則
4.2.3 根軌跡繪制
4.3 根軌跡分析系統(tǒng)的性能
4.3.1 根軌跡與穩(wěn)定性
4.3.2 引入開環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響
4.3.3 使用根軌跡法確定主導(dǎo)極點(diǎn)
4.4 用Matlab進(jìn)行根軌跡分析和校正
4.4.1 使用Matlab繪制根軌跡圖
4.4.2 用Matlab進(jìn)行根軌跡分析和校正
小結(jié)
習(xí)題
第5章 頻域分析法
5.1 頻率特性
5.1.1 頻率特性的定義
5.1.2 頻率特性的求取
5.1.3 頻域性能指標(biāo)
5.2 開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性
5.2.1 對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖
5.2.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.3 系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性
5.2.4 最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)
5.3 系統(tǒng)開環(huán)極坐標(biāo)圖
5.3.1 極坐標(biāo)圖
5.3.2 系統(tǒng)開環(huán)極坐標(biāo)圖
5.4 奈氏穩(wěn)定判據(jù)
5.4.1 奈氏曲線及映射
5.4.2 奈氏穩(wěn)定判據(jù)一
5.4.3 奈氏穩(wěn)定判據(jù)二
5.4.4 奈氏對(duì)數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
5.5 系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性
5.5.1 增益裕量墨
5.5.2 相角裕量y
5.5.3 用幅相頻率特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5.6 用頻率特性分析系統(tǒng)品質(zhì)
5.6.1 開環(huán)頻率特性與時(shí)域響應(yīng)的關(guān)系
5.6.2 閉環(huán)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系
5.7 用Matlab實(shí)現(xiàn)頻率特性分析
5.7.1 伯得圖繪制和分析
5.7.2 奈奎斯特圖繪制和分析
小結(jié)
習(xí)題
第6章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正
6.1 概述
6.1.l系統(tǒng)各種性能指標(biāo)的關(guān)系
6.1.2 系統(tǒng)校正
6.2 串聯(lián)超前校正
6.2.1 串聯(lián)超前校正裝置及其特性
6.2.2 系統(tǒng)的串聯(lián)超前校正
6.3 串聯(lián)滯后校正
6.3.1 串聯(lián)滯后校正裝置及特點(diǎn)
6.3.2 系統(tǒng)的串聯(lián)滯后校正
6.4 系統(tǒng)滯后一超前校正
6.4.1 串聯(lián)滯后一超前校正裝置
6.4.2 系統(tǒng)的串聯(lián)滯后一超前校正
6.5 按期望特性對(duì)系統(tǒng)校正
6.6 線性系統(tǒng)的基本控制（校正）規(guī)律
6.6.1 PID控制規(guī)律
6.6.2 PID控制器的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用
6.7 反饋校正
6.7.1 比例反饋校正
6.7.2 微分反饋校正
6.7.3 反饋校正的設(shè)計(jì)
6.8 復(fù)合校正
6.8.1 反饋與前饋校正的復(fù)合控制
6.8.2 反饋與擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制
6.9 基于Matlab和slmulink的線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.9.1 超前校正和滯后校正
6.9.2 用Simulink實(shí)現(xiàn)線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真
小結(jié)
習(xí)題
第7章 非線性系統(tǒng)分析
7.1 典型的非線性特性
7.2 相平面法
7.2.1 相平面的基本概念
7.2.2 相軌跡圖
7.2.3 相軌跡的繪制方法
7.3 線性系統(tǒng)的相軌跡
7.3.1 二階線性系統(tǒng)的相軌跡
7.3.2 奇點(diǎn)的穩(wěn)定性
7.4 非線性系統(tǒng)的相平面分析
7.4.1 飽和特性的非線性系統(tǒng)分析
7.4.2 繼電器的非線性特性系統(tǒng)分析
7.4.3 極限環(huán)
7.5 描述函數(shù)法
7.5.1 描述函數(shù)定義
7.5.2 描述函數(shù)的計(jì)算
7.5.3 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析
7.6 用simulink實(shí)現(xiàn)非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真
小結(jié)
習(xí)題
第8章 采樣控制系統(tǒng)分析
8.1 采樣控制系統(tǒng)
8.1.1 采樣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
8.1.2 采樣過程與采樣定理
8.2 采樣信號(hào)保持器
8.2.1 零階保持器
8.2.2 一階保持器
8.3 Z變換
8.3.1 Z變換定義
8.3.2 Z變換方法
8.3.3 Z變換性質(zhì)
8.3.4 Z反變換
8.4 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
8.4.1 線性常系數(shù)差分方程
8.4.2 脈沖傳遞函數(shù)
8.4.3 開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
8.4.4 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
8.5 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
8.5.1 從s平面到z平面的映射
8.5.2 線性采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
8.5.3 線性采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
8.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
8.7 采樣控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)與脈沖傳遞函數(shù)極點(diǎn)分布關(guān)系
8.8 采樣控制系統(tǒng)的校正
8.8.1 數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)
8.8.2 最小拍控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
8.8.3 最小拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.9 基于Matlab的采樣控制系統(tǒng)仿真
8.9.1 脈沖傳遞函數(shù)在Matlab中的表示
8.9.2 連續(xù)系統(tǒng)模型與采樣系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換
8.9.3 求采樣控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)
8.9.4 采樣控制系統(tǒng)的性能分析
小結(jié)
習(xí)題
附錄
附錄A 常用函數(shù)的拉普拉斯變換表
附錄B 常用函數(shù)的z變換表
附錄C 留數(shù)法求z變換
附錄D 留數(shù)法求z反變換
參考文獻(xiàn)