1自動(dòng)控制的基本概念
1.1自動(dòng)控制的發(fā)展簡(jiǎn)史001
1.1.1經(jīng)典控制理論階段002
1.1.2現(xiàn)代控制理論階段002
1.1.3大系統(tǒng)控制階段003
1.1.4智能控制階段003
1.2自動(dòng)控制的基本原理004
1.2.1人工控制與自動(dòng)控制004
1.2.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成005
1.2.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制方式006
1.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類007
1.3.1按輸入信號(hào)特征分類007
1.3.2按系統(tǒng)參數(shù)特性分類008
1.3.3按系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分類008
1.3.4按時(shí)間變量特性分類009
1.3.5按變量數(shù)目分類009
1.3.6其他分類方法009
1.4對(duì)控制系統(tǒng)性能的基本要求010
1.4.1穩(wěn)定性010
1.4.2快速性010
1.4.3準(zhǔn)確性010
1.5Matlab在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用011
本章小結(jié)011
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念012
習(xí)題013

2控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
2.1控制系統(tǒng)的微分方程描述015
2.1.1典型控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型016
2.1.2非線性微分方程的線性化020
2.2拉普拉斯變換及反變換022
2.2.1Laplace變換的定義022
2.2.2Laplace變換的性質(zhì)及其應(yīng)用023
2.2.3Laplace反變換026
2.2.4利用Laplace變換求解線性微分方程028
2.3控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描述029
2.3.1傳遞函數(shù)的概念和性質(zhì)029
2.3.2典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)030
2.4控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖033
2.4.1結(jié)構(gòu)圖的概念033
2.4.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的建立034
2.4.3結(jié)構(gòu)圖的等效變換035
2.5控制系統(tǒng)的信號(hào)流圖039
2.5.1信號(hào)流圖040
2.5.2梅遜公式040
2.6閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)042
2.7控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的Matlab描述045
本章小結(jié)047
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念047
習(xí)題048

3時(shí)域分析法
3.1典型輸入信號(hào)與時(shí)域性能指標(biāo)054
3.1.1典型輸入信號(hào)054
3.1.2系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)056
3.2一階系統(tǒng)的時(shí)域分析058
3.2.1一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)058
3.2.2一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)059
3.2.3一階系統(tǒng)的單位斜坡函數(shù)響應(yīng)059
3.3二階系統(tǒng)的時(shí)域分析060
3.3.1二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)060
3.3.2二階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)0633.
3.3欠阻尼二階系統(tǒng)在單位階躍輸入作用下的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)064
3.3.4改善二階系統(tǒng)性能的措施070
3.4高階系統(tǒng)的時(shí)域分析071
3.4.1高階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)071
3.4.2主導(dǎo)極點(diǎn)072
3.5線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析073
3.5.1穩(wěn)定性概念073
3.5.2穩(wěn)定的充分必要條件074
3.5.3穩(wěn)定判據(jù)076
3.6線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差082
3.6.1穩(wěn)態(tài)誤差概念083
3.6.2穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算084
3.6.3減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施089
3.7利用Matlab進(jìn)行時(shí)域分析091
本章小結(jié)094
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念095
習(xí)題095

4根軌跡分析法
4.1根軌跡的基本概念098
4.1.1采用解析法繪制根軌跡圖098
4.1.2根軌跡與系統(tǒng)性能099
4.1.3根軌跡方程100
4.1.4利用試探法確定根軌跡上的點(diǎn)101
4.2根軌跡繪制的基本規(guī)則101
4.2.1繪制根軌跡的基本規(guī)則101
4.2.2繪制根軌跡舉例112
4.3廣義根軌跡繪制117
4.3.1參變量根軌跡的繪制117
4.3.2正反饋系統(tǒng)根軌跡的繪制119
4.3.3非最小相位系統(tǒng)的根軌跡122
4.4基于根軌跡的系統(tǒng)性能分析123
4.4.1開環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響123
4.4.2利用根軌跡估算系統(tǒng)參數(shù)與性能127
4.4.3閉環(huán)零、極點(diǎn)分布與系統(tǒng)性能的關(guān)系129
4.5利用Matlab繪制根軌跡圖130
本章小結(jié)134
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念135
習(xí)題135

5頻域分析法
5.1頻率特性的基本概念138
5.2頻率特性的圖示方法140
5.2.1極坐標(biāo)圖140
5.2.2對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖150
5.3奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)161
5.3.1幅角定理161
5.3.2奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)162
5.4控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量168
5.4.1相角裕量和幅值裕量168
5.4.2穩(wěn)定裕量的計(jì)算169
5.5控制系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性170
5.6頻域響應(yīng)與系統(tǒng)性能指標(biāo)間的關(guān)系173
5.6.1二階系統(tǒng)173
5.6.2高階系統(tǒng)174
5.7利用Matlab進(jìn)行控制系統(tǒng)的頻域分析175
本章小結(jié)176
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念177
習(xí)題178

6線性控制系統(tǒng)的綜合與校正
6.1綜合與校正的概念181
6.1.1校正的基本方式182
6.1.2基本控制規(guī)律182
6.1.3校正裝置及其特性185
6.2串聯(lián)校正190
6.2.1串聯(lián)超前校正190
6.2.2串聯(lián)滯后校正192
6.2.3滯后-超前校正194
6.3反饋校正195
6.3.1反饋校正的基本原理195
6.3.2反饋校正設(shè)計(jì)196
6.4復(fù)合校正199
6.5利用Matlab進(jìn)行系統(tǒng)校正200
本章小結(jié)202
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念202
習(xí)題203

7離散時(shí)間控制系統(tǒng)
7.1離散系統(tǒng)的基本概念206
7.2采樣過(guò)程與采樣定理208
7.2.1采樣過(guò)程及其數(shù)學(xué)描述208
7.2.2采樣定理210
7.2.3信號(hào)的恢復(fù)211
7.3Z變換理論213
7.3.1Z變換定義和性質(zhì)213
7.3.2Z變換方法215
7.3.3Z反變換方法219
7.4離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述221
7.4.1線性常系數(shù)差分方程221
7.4.2脈沖傳遞函數(shù)224
7.5離散控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)231
7.5.1穩(wěn)定性分析232
7.5.2瞬態(tài)響應(yīng)235
7.6離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差236
7.7離散系統(tǒng)的數(shù)字控制器設(shè)計(jì)238
7.8離散系統(tǒng)的Matlab仿真242
本章小結(jié)246
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念247
習(xí)題247

8非線性控制系統(tǒng)
8.1非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)250
8.2典型非線性環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)描述251
8.3描述函數(shù)法253
8.3.1描述函數(shù)的基本概念253
8.3.2典型非線性特性的描述函數(shù)254
8.3.3用描述函數(shù)分析非線性系統(tǒng)259
8.4相平面法263
8.4.1相平面圖及繪制方法263
8.4.2奇點(diǎn)與極限環(huán)266
8.4.3相平面分析舉例269
8.5非線性系統(tǒng)的Matlab仿真273
本章小結(jié)276
關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和概念276
習(xí)題277

參考文獻(xiàn)