Python控制系统建模与仿真电子书

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前言

第1章 Python程序设计基础

1.1 Python概述

1.2 Python程序设计语言的基本语法规则

1.2.1 Python的程序注释

1.2.2 Python的程序变量

1.2.3 Python的数据类型

1.2.4 Python的运算符

1.2.5 Python的控制结构

1.2.6 Python的函数

1.2.7 Python的模块和包

1.2.8 Python的文件操作

1.2.9 Python的异常处理

1.2.10 Python的常用库

1.2.11 Python的面向对象编程

1.2.12 Python的常用技巧

1.2.13 Python的项目编程举例

1.3 Python控制系统库的常用功能介绍

1.3.1 Python控制系统库概述

1.3.2 Python控制系统库的安装和使用

1.3.3 Python控制系统库的常用函数

1.4 Python集成开发环境的基本使用方法

1.4.1 Anaconda的安装与使用

1.4.2 PyCharm的安装与使用

第2章 控制系统的数学模型

2.1 控制理论概述

2.2 控制系统的微分方程

2.2.1 建立微分方程的一般步骤

2.2.2 控制系统的典型微分方程

2.2.3 采用Python求解微分方程

2.3 控制系统的传递函数

2.3.1 传递函数的基本概念

2.3.2 典型环节的传递函数

2.3.3 传递函数方块图

2.3.4 典型反馈系统的传递函数

2.4 传递函数的Python实现

2.4.1 传递函数的多项式表示

2.4.2 传递函数的零点极点表示

2.4.3 传递函数的连接与简化

第3章 控制系统的时域分析法

3.1 时域分析法的基本概念

3.2 一阶系统的时间响应

3.2.1 一阶系统的数学模型

3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应

3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应

3.2.4 一阶系统的单位速度响应

3.2.5 一阶系统的单位加速度响应

3.2.6 线性定常系统时间响应的性质

3.3 二阶系统的时间响应

3.3.1 二阶系统的数学模型

3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应

3.3.3 二阶系统的单位脉冲响应

3.3.4 二阶系统的单位速度响应

3.4 高阶系统的时间响应

3.4.1 高阶系统的单位阶跃响应

3.4.2 主导极点和偶极子

3.5 控制系统的动态性能分析

3.5.1 控制系统的时域动态性能指标定义

3.5.2 二阶系统的时域动态性能指标计算

3.6 控制系统的稳态性能分析

3.6.1 稳态误差的基本概念

3.6.2 稳态误差的计算

3.6.3 稳态误差系数

3.6.4 扰动引起的稳态误差

3.7 控制系统的稳定性分析

3.7.1 稳定性的概念

3.7.2 控制系统稳定的条件

3.8 时域分析法的Python仿真

3.8.1 时间响应分析

3.8.2 稳定性分析

第4章 控制系统的根轨迹分析法

4.1 根轨迹分析法的基本原理

4.1.1 根轨迹的定义

4.1.2 根轨迹方程

4.1.3 根轨迹的绘制法则

4.1.4 根轨迹与系统性能的关系

4.1.5 根轨迹的改造

4.2 根轨迹分析法的Python仿真

4.2.1 根轨迹的绘制

4.2.2 利用根轨迹分析系统的稳定性

4.2.3 利用根轨迹分析系统的时域性能

第5章 控制系统的频域分析法

5.1 频率特性的基本概念

5.1.1 频率特性的定义

5.1.2 频率特性的性质

5.1.3 频率特性的表示方法

5.2 频率特性的极坐标图

5.2.1 极坐标图概述

5.2.2 典型环节的极坐标图

5.2.3 一般系统的极坐标图

5.3 频率特性的对数坐标图

5.3.1 对数坐标图概述

5.3.2 典型环节的对数坐标图

5.3.3 一般系统的对数坐标图

5.4 最小相位系统

5.4.1 最小相位系统的定义

5.4.2 最小相位系统的特点

5.5 传递函数的实验确定方法

5.5.1 频率特性的实验测量方法

5.5.2 根据频率特性确定传递函数的步骤

5.6 闭环系统的开环频率特性

5.6.1 开环频率特性的定义

5.6.2 根据开环频率特性近似分析闭环频率特性

5.7 用频率特性分析系统的稳定性

5.7.1 奈奎斯特稳定性判据

5.7.2 开环稳定系统的对数频率稳定性判据

5.7.3 稳定裕度与系统的相对稳定性

5.8 频域分析法的Python仿真

5.8.1 频率特性的奈奎斯特图和伯德图

5.8.2 控制系统的稳定性分析

第6章 控制系统的校正技术

6.1 控制系统设计与校正概述

6.1.1 控制系统的设计原则

6.1.2 控制系统的校正方式

6.2 闭环系统的串联校正

6.2.1 相位超前校正

6.2.2 相位滞后校正

6.2.3 相位滞后-超前校正

6.2.4 串联校正方式的特性比较和总结

6.3 频域法校正设计

6.3.1 超前校正设计方法

6.3.2 滞后校正设计方法

参考文献