控制工程基礎

第1章 緒論
1.1 控制與反饋控制
1.2 開環(huán)控制和閉環(huán)控制
1.2.1 開環(huán)控制
1.2.2 閉環(huán)控制
1.3 控制系統(tǒng)的分類
1.4 控制理論的發(fā)展歷程
1.5 控制系統(tǒng)的性能基本要求和設計
1.5.1 對控制系統(tǒng)性能的基本要求
1.5.2 控制系統(tǒng)的設計問題
習題
第2章 系統(tǒng)的數(shù)學模型
2.1 概述
2.2 系統(tǒng)的微分方程
2.2.1 系統(tǒng)的微分方程
2.2.2 非線性微分方程的線性化
2.3 系統(tǒng)的狀態(tài)方程
2.3.1 基本概念
2.3.2 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立
2.4 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.4.1 傳遞函數(shù)的定義和特性
2.4.2 傳遞函數(shù)的計算
2.4.3 傳遞函數(shù)的基本形式
2.4.4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.5 控制系統(tǒng)的方框圖
2.5.1 方框圖的建立
2.5.2 方框圖的等效變換
2.5.3 梅遜公式
2.6 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.7 系統(tǒng)數(shù)學模型的MATLAB建模
2.7.1 傳遞函數(shù)的MATLAB建模
2.7.2 狀態(tài)空間表達式的MATLAB建模
習題
第3章 系統(tǒng)的時域分析
3.1 概述
3.2 系統(tǒng)的典型輸入信號
3.3 系統(tǒng)時域響應的求解
3.3.1 基于微分方程求解時域響應
3.3.2 基于狀態(tài)方程求解時域響應
3.3.3 基于傳遞函數(shù)求解時域響應
3.4 系統(tǒng)的時域性能指標
3.4.1 系統(tǒng)輸出響應的時間歷程
3.4.2 系統(tǒng)的動態(tài)性能指標
3.4.3 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標
3.5 系統(tǒng)的時域性能分析
3.5.1 一階系統(tǒng)的時域分析
3.5.2 二階系統(tǒng)的時域分析
3.5.3 高階系統(tǒng)的時域分析
3.6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.1 穩(wěn)態(tài)誤差的概念
3.6.2 系統(tǒng)的類型
3.6.3 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
3.6.4 提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法
3.7 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.7.1 穩(wěn)定性概念
3.7.2 系統(tǒng)穩(wěn)定的條件
3.7.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性的勞斯判據(jù)
3.7.4 勞斯判據(jù)的應用
3.8 系統(tǒng)的可控性與可觀性
3.8.1 可控性及其判斷
3.8.2 可觀性及其判斷
3.8.3 系統(tǒng)傳遞函數(shù)與可控性、可觀性的關系
3.9 系統(tǒng)時域性能的MATLAB分析
習題
第4章 系統(tǒng)的根軌跡分析
4.1 根軌跡的基本概念
4.2 根軌跡的基本條件與繪制規(guī)則
4.2.1 根軌跡的基本條件
4.2.2 繪制根軌跡的規(guī)則
4.3 系統(tǒng)的根軌跡繪制
4.3.1 最小相位系統(tǒng)的根軌跡
4.3.2 系統(tǒng)的參量根軌跡
4.3.3 零度根軌跡
4.4 控制系統(tǒng)的根軌跡分析
4.4.1 增加開環(huán)零極點對根軌跡的影響
4.4.2 系統(tǒng)性能的根軌跡分析
4.5 系統(tǒng)根軌跡的MATLAB分析
習題
第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析
5.1 系統(tǒng)的頻率特性
5.2 控制系統(tǒng)的頻率特性圖
5.2.1 系統(tǒng)的極坐標圖
5.2.2 系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性圖
5.3 基于系統(tǒng)開環(huán)頻域特性的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.3.1 系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定條件
5.3.2 基于對數(shù)頻率特性圖的系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)
5.4 系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
5.5 系統(tǒng)的頻域性能指標
5.5.1 開環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性的關系
5.5.2 頻域性能指標
5.5.3 頻域性能指標與時域性能指標的關系
5.6 MATLAB在系統(tǒng)頻域特性分析中的應用
5.6.1 控制系統(tǒng)的頻域特性
5.6.2 頻域響應分析的MATLAB實現(xiàn)
習題
第6章 控制系統(tǒng)的設計
6.1 概述
6.2 串聯(lián)超前校正
6.2.1 超前校正裝置
6.2.2 基于根軌跡的超前校正
6.2.3 基于頻率響應法的超前校正
6.3 串聯(lián)滯后校正
6.3.1 滯后校正裝置
6.3.2 基于根軌跡法的滯后校正
6.3.3 基于頻域分析法的滯后校正
6.4 串聯(lián)滯后－超前校正
6.4.1 滯后超前校正裝置
6.4.2 基于根軌跡法的滯后超前校正
6.4.3 基于頻域分析法的滯后超前校正
6.5 PID控制
6.5.1 PID控制方法
6.6 狀態(tài)反饋與極點配置
6.6.1 狀態(tài)反饋
6.6.2 極點配置方法
6.7 應用MATLAB進行控制系統(tǒng)設計
習題
第7章 離散控制系統(tǒng)的基礎理論
7.1 概述
7.2 信號的采樣與復現(xiàn)
7.2.1 信號的采樣
7.2.2 信號的復現(xiàn)
7.3 z變換與z反變換
7.4 離散系統(tǒng)的數(shù)學模型
7.4.1 差分方程
7.4.2 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
7.4.3 脈沖傳遞函數(shù)
7.5 離散系統(tǒng)的時域分析
7.5.1 離散系統(tǒng)的時域性能分析
7.5.2 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
7.5.3 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
7.6 離散系統(tǒng)的根軌跡分析
7.7 離散系統(tǒng)的頻域分析
7.7.1 離散系統(tǒng)的頻率特性
7.7.2 離散系統(tǒng)的頻率特性分析
7.8 離散控制系統(tǒng)的設計
7.8.1 離散系統(tǒng)的PID控制
7.8.2 最少拍控制系統(tǒng)設計
7.9 離散系統(tǒng)的MATLAB分析與設計
7.9.1 連續(xù)系統(tǒng)的離散化
7.9.2 離散系統(tǒng)的數(shù)學模型
7.9.3 離散系統(tǒng)的分析
7.9.4 離散控制器的設計
習題
附錄A
參考文獻