自動控制原理

第1章 緒論
1.1 控制系統(tǒng)的基本概念
1.1.1 開環(huán)控制系統(tǒng)
1.1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.2 控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用
1.2.1 溫度控制系統(tǒng)
1.2.2 硬磁盤中的磁頭位置控制系統(tǒng)
1.2.3 火電廠電能生產(chǎn)綜合控制系統(tǒng)
1.3 控制理論發(fā)展的簡要回顧
1.4 控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計
習(xí)題一
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 線性動態(tài)系統(tǒng)
2.2 傳遞函數(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.2.1 傳遞函數(shù)
2.2.2 傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)圖
2.2.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.2.4 結(jié)構(gòu)圖的變換
2.2.5 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
2.3 信號流圖及Mason公式
2.3.1 信號流圖
2.3.2 Mason公式
2.4 狀態(tài)空間模型
2.4.1 狀態(tài)變量
2.4.2 狀態(tài)空間方程
2.4.3 線性變換
2.5 傳遞函數(shù)與狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換
2.5.1 由狀態(tài)空間方程到傳遞函數(shù)
2.5.2 傳遞函數(shù)不變性
2.5.3 由傳遞函數(shù)到狀態(tài)空間方程
2.6 狀態(tài)圖
2.7 利用傳遞函數(shù)求解響應(yīng)
2.8 狀態(tài)方程求解
習(xí)題二
第3章 控制系統(tǒng)的時域分析
3.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.1.1 Liapunov穩(wěn)定
3.1.2 漸近穩(wěn)定
3.1.3 BIBO穩(wěn)定
3.2 Routh穩(wěn)定判據(jù)
3.2.1 穩(wěn)定判據(jù)
3.2.2 兩種特例的處理
3.2.3 Routh判據(jù)的應(yīng)用
3.3 穩(wěn)態(tài)性能
3.3.1 測試輸入信號
3.3.2 穩(wěn)態(tài)誤差的定義
3.3.3 穩(wěn)態(tài)誤差計算
3.3.4 干擾信號
3.3.5 靈敏度分析
3.4 動態(tài)響應(yīng)
3.4.1 動態(tài)性能指標(biāo)
3.4.2 1階系統(tǒng)
3.4.3 2階系統(tǒng)
3.4.4 高階系統(tǒng)
3.4.5 高階系統(tǒng)的簡化
3.5 根軌跡法
3.5.1 根軌跡的概念
3.5.2 繪制根軌跡的條件
3.5.3 根軌跡繪制的規(guī)則
3.5.4 根軌跡的參數(shù)設(shè)計
3.5.5 添加零-極點對根軌跡的影響
習(xí)題三
第4章 控制系統(tǒng)的頻域分析
4.1 系統(tǒng)的頻率特性
4.2 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)
4.2.1 Cauchy幅角原理
4.2.2 Nyquist圍線和Nyquist圖
4.2.3 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)
4.2.4 繪制Nyquist圖和應(yīng)用穩(wěn)定判據(jù)的示例
4.2.5 S右半平面的映射域與穩(wěn)定性
4.3 對數(shù)頻率特性法
4.3.1 典型環(huán)節(jié)的Bode圖
4.3.2 系統(tǒng)Bode圖的合成
4.3.3 對數(shù)幅頻特性漸近線分段作圖法
4.3.4 相頻特性草圖分段作圖法
4.3.5 最小相位系統(tǒng)
4.4 穩(wěn)定裕量
4.4，1 幅值裕量和相角裕量
4.4.2 穩(wěn)定裕量與穩(wěn)定性
4.4.3 幅值裕量和相角裕量計算示例
4.4.4 最小相位系統(tǒng)的幅頻特性
4.5 閉環(huán)頻率特性和帶寬
習(xí)題四
第5章 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計
5.1 系統(tǒng)設(shè)計方法
5.1.1 性能指標(biāo)
5.1.2 校正裝置
5.2 串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)
5.2.1 PID校正
5.2.2 超前校正
5. 2.3 滯后校正
5.2.4 滯后-超前校正
5.3 用根軌跡法設(shè)計校正網(wǎng)絡(luò)
5.3.1 時域性能和期望極點
5.3.2 串聯(lián)超前校正
5.3.3 串聯(lián)滯后校正
5.4 用對數(shù)頻率特性法設(shè)計校正網(wǎng)絡(luò)
5.4.1 頻域指標(biāo)和期望頻率特性
5.4.2 串聯(lián)超前校正
5.4.3 串聯(lián)滯后校正
5.4.4 串聯(lián)滯后超前校正
習(xí)題五
第6章 狀態(tài)變量反饋控制系統(tǒng)
6.1 能控性
6.1.1 能控性的定義
6.1.2 能控性判據(jù)
6.1.3 線性變換不改變能控性
6.1.4 能控標(biāo)準(zhǔn)型(SISO系統(tǒng))
6.2 能觀性
6.2.1 能觀性的定義
6.2.2 能觀性判據(jù)
6.3 能控性能觀性與傳遞函數(shù)的零-極點對消
6.4 系統(tǒng)的能控性和能觀性分解
6.5 狀態(tài)反饋與極點配置
6.6 狀態(tài)觀測器
6.7 帶觀測器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)
習(xí)題六
第7章 數(shù)字控制系統(tǒng)
7.1 信號采樣和保持
7.1.1 采樣器
7.1.2 零階保持器
7.2 Z變換
7.2.1 Z變換定義
7.2.2 Z變換的性質(zhì)
7.2.3 Z反變換
7.3 離散控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
7.3.1 差分方程
7.3.2 脈沖傳遞函數(shù)
7.3.3 離散狀態(tài)空間方程
7.3.4 連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的離散化
7.3.5 連續(xù)狀態(tài)空間方程的離散化
7.4 離散控制系統(tǒng)性能分析
7.4.1 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
7.4.2 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
7.4.3 離散系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)
7.4.4 離散狀態(tài)空間模型的能控性與能觀性
7.5 數(shù)字控制器的設(shè)計
7.5.1 模擬化設(shè)計方法
7.5.2 數(shù)字化設(shè)計方法
7.5.3 狀態(tài)反饋極點配置設(shè)計法
習(xí)題七
附錄A MATLAB及控制系統(tǒng)工具箱簡介
A.1 簡介
A.2 數(shù)學(xué)模型的輸入方法
A.2.1 狀態(tài)方程
A.2.2 傳遞函數(shù)
A.2.3 系統(tǒng)的表示
A.2.4 由開環(huán)傳遞函數(shù)求閉環(huán)傳遞函數(shù)
A.3 控制系統(tǒng)分析用函數(shù)
A.3.1 經(jīng)典控制論的幾個基本分析函數(shù)
A.3.2 系統(tǒng)分析和仿真的試題
A.4 SISO系統(tǒng)設(shè)計工具
附錄B 能控性和能觀性證明
B.1 能控性判據(jù)
B.2 能控標(biāo)準(zhǔn)型
B.3 能觀性判據(jù)
附錄C Laplace變換對
參考文獻(xiàn)