自动控制原理及应用电子书

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前言

第1章 自动控制的基本概念

1.1 概述

1.2 自动控制的基本原理

1.2.1 自动控制系统举例

1.2.2 自动控制系统的构成

1.3 控制系统的控制方式

1.3.1 开环控制

1.3.2 闭环控制

1.3.3 复合控制

1.4 控制系统的分类

1.4.1 按输入信号的变化规律分

1.4.2 按系统传输的信号特征分

1.4.3 按系统各环节输入-输出关系的特征分

1.4.4 按系统参数的变化特征分

1.5 对控制系统的性能要求

1.5.1 稳定性能

1.5.2 动态性能

1.5.3 稳态性能

习题

第2章 控制系统数学模型的建立

2.1 控制系统微分方程的建立

2.1.1 典型控制系统举例

2.1.2 线性系统的重要性质

2.1.3 线性系统微分方程的通用形式

2.1.4 非线性微分方程的线性化

2.2 线性系统的传递函数

2.2.1 传递函数的定义

2.2.2 传递函数的性质

2.2.3 典型环节及其传递函数

2.3 控制系统结构图

2.3.1 结构图的构成要素

2.3.2 控制系统结构图的建立

2.3.3 结构图的等效变换

2.4 控制系统的信号流图

2.4.1 信号流图

2.4.2 梅森增益公式

2.5 闭环控制系统的传递函数

2.5.1 闭环系统的开环传递函数

2.5.2 系统的闭环传递函数

2.5.3 闭环系统的误差传递函数

2.5.4 闭环系统的特征方程

习题

第3章 时域分析法

3.1 典型输入信号

3.2 瞬态响应分析

3.2.1 一阶系统的瞬态响应

3.2.2 二阶系统的瞬态响应

3.2.3 时域性能指标

3.2.4 二阶系统的动态性能指标

3.2.5 二阶系统性能的改善

3.2.6 高阶系统的近似分析

3.3 稳定性分析

3.3.1 稳定性的基本概念

3.3.2 线性系统稳定的充分必要条件

3.3.3 劳斯判据

3.4 稳态误差分析

3.4.1 稳态误差的概念

3.4.2 稳态误差的计算

3.4.3 减小或消除稳态误差的措施

习题

第4章 根轨迹分析法

4.1 根轨迹的概念

4.1.1 根轨迹

4.1.2 根轨迹方程

4.2 根轨迹的绘制

4.2.1 绘制根轨迹的基本规则

4.2.2 绘制根轨迹举例

4.3 广义根轨迹的绘制

4.3.1 参变量根轨迹的绘制

4.3.2 正反馈系统轨迹的绘制

4.4 控制系统的根轨迹分析

4.4.1 增加开环极点对控制系统的影响

4.4.2 增加开环零点对控制系统的影响

4.4.3 闭环极点的位置与系统性能的关系

4.4.4 用根轨迹分析系统的动态性能

习题

第5章 频域分析法

5.1 频率特性

5.1.1 频率特性的基本概念

5.1.2 频率特性的求取

5.2 频率特性的图示方法

5.2.1 极坐标图

5.2.2 对数坐标图

5.3 频域稳定性判据

5.3.1 开环频率特性与闭环特征方程的关系

5.3.2 幅角原理

5.3.3 奈奎斯特判据

5.3.4 对数频率稳定判据

5.4 系统的稳定裕度

5.4.1 相位裕度

5.4.2 幅值裕度

5.5 频域性能指标与瞬态性能指标之间的关系

5.5.1 开环频域性能指标与瞬态性能指标之间的关系

5.5.2 闭环频域性能指标与瞬态性能指标之间的关系

习题

第6章 线性控制系统的校正

6.1 系统的性能指标与校正方式

6.1.1 系统的性能指标

6.1.2 校正方式

6.2 常用校正装置及其特性

6.2.1 无源校正装置

6.2.2 有源校正装置

6.3 串联校正

6.3.1 校正方法

6.3.2 串联超前校正

6.3.3 串联滞后校正

6.3.4 串联滞后-超前校正

6.3.5 PID校正

习题

第7章 离散控制系统

7.1 离散控制系统的基本结构

7.2 信号采样过程与采样定理

7.2.1 信号的采样

7.2.2 采样定理

7.2.3 信号的恢复

7.3 Z变换理论

7.3.1 Z变换定义

7.3.2 Z变换的性质

7.3.3 Z变换方法

7.3.4 Z反变换方法

7.4 离散控制系统的数学描述

7.4.1 差分的定义

7.4.2 差分方程

7.4.3 差分方程的解法

7.4.4 脉冲传递函数

7.5 离散控制系统的分析

7.5.1 稳定性分析

7.5.2 稳态误差

7.5.3 瞬态响应

7.6 离散系统的数字控制器设计

7.6.1 数字控制器的脉冲传递函数

7.6.2 最少拍设计

习题

第8章 非线性控制系统

8.1 概述

8.2 典型非线性特性与特点

8.2.1 典型非线性特性

8.2.2 非线性系统的特点

8.3 相平面分析法

8.3.1 相平面法的概念

8.3.2 相轨迹的绘制方法

8.3.3 相轨迹的特点

8.3.4 由相轨迹求时间响应曲线

8.3.5 奇点和极限环

8.3.6 相平面分析举例

8.4 描述函数分析法

8.4.1 描述函数的基本思想

8.4.2 描述函数法的表示式

8.4.3 典型非线性元件的描述函数

8.4.4 用描述函数法分析非线性系统

习题

第9章 应用MATLAB的控制系统分析

9.1 应用MATLAB建立控制系统数学模型

9.1.1 控制系统数学模型的建立与转换

9.1.2 各系统模型连接后的等效模型

9.1.3 应用Simulink求控制系统的传递函数

9.2 应用MATLAB进行控制系统时域分析

9.2.1 绘制系统的响应曲线与读取动态性能指标

9.2.2 系统的稳定性分析

9.2.3 系统的稳态误差分析

9.3 应用MATLAB绘制系统的根轨迹

9.4 应用MATLAB进行控制系统频域分析

9.4.1 对数坐标图的绘制

9.4.2 极坐标图的绘制

9.5 应用MATLAB进行线性系统校正

9.5.1 应用MATLAB程序进行系统校正

9.5.2 Simulink环境下的系统设计和校正

9.6 MATLAB在离散控制系统中的应用

9.6.1 连续系统的离散化

9.6.2 离散控制系统的稳定性分析

9.6.3 离散控制系统的最少拍设计

9.7 MATLAB在非线性控制系统中的应用

9.7.1 基于Simulink非线性控制系统的相平面分析

9.7.2 利用MATLAB判断非线性系统的稳定性及自持振荡

附录 部分习题参考答案

参考文献