工程控制基礎(chǔ)（第2版）

第1章緒論
1.1引言
1.2自動控制系統(tǒng)的基本原理和組成
1.2.1自動控制系統(tǒng)
1.2.2反饋原理與優(yōu)化設(shè)計(jì)
1.2.3自動控制系統(tǒng)的組成
1.3自動控制系統(tǒng)的分類
1.3.1按信號的傳遞路徑來分
1.3.2按系統(tǒng)輸出信號的變化規(guī)律來分
1.3.3按系統(tǒng)傳輸信號的性質(zhì)來分
1.3.4按系統(tǒng)的輸入輸出特性來分
1.4控制系統(tǒng)實(shí)例
1.4.1內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)
1.4.2角度隨動系統(tǒng)
1.5本書概貌
習(xí)題
第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1控制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型——微分方程
2.1.1系統(tǒng)的微分方程舉例
2.1.2非線性系統(tǒng)的線性化
2.2控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型——傳遞函數(shù)
2.2.1傳遞函數(shù)定義
2.2.2傳遞函數(shù)性質(zhì)
2.3控制系統(tǒng)的頻域數(shù)學(xué)模型——頻率特性
2.4典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)
2.4.1比例環(huán)節(jié)
2.4.2微分環(huán)節(jié)
2.4.3積分環(huán)節(jié)
2.4.4慣性環(huán)節(jié)（非周期環(huán)節(jié)）
2.4.5振蕩環(huán)節(jié)
2.4.6時(shí)間延遲環(huán)節(jié)（時(shí)滯環(huán)節(jié)）
2.5控制系統(tǒng)的方塊圖
2.5.1系統(tǒng)方塊圖
2.5.2方塊圖的基本運(yùn)算法則
2.5.3系統(tǒng)常用的傳遞函數(shù)
2.5.4方塊圖的簡化法則
2.6信號流圖
2.6.1幾個(gè)定義
2.6.2信號流圖的性質(zhì)及運(yùn)算法則
2.6.3信號流圖與方塊圖之間等效關(guān)系
2.6.4梅遜公式
2.7物理元件和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.7.1機(jī)械系統(tǒng)
2.7.2電氣系統(tǒng)
2.7.3熱力系統(tǒng)
2.7.4液位系統(tǒng)
2.7.5典型位置隨動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.8MATLAB在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用
2.8.1MATLAB中傳遞函數(shù)的分式多項(xiàng)式的表示
2.8.2傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)表示
2.8.3用MATLAB計(jì)算系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.8.4MATLAB中多項(xiàng)式與因式分解形式的互相轉(zhuǎn)換
小結(jié)
習(xí)題
第3章自動控制系統(tǒng)的時(shí)域分析
3.1典型測試信號
3.1.1階躍信號
3.1.2速度信號（斜坡信號）
3.1.3加速度信號（拋物線信號）
3.1.4脈沖信號
3.1.5正弦信號
3.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.2.1穩(wěn)定性的基本概念
3.2.2線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.2.3勞斯穩(wěn)定性判據(jù)
3.2.4用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.3控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性——穩(wěn)態(tài)誤差分析
3.3.1穩(wěn)態(tài)誤差和控制系統(tǒng)類型
3.3.2穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)和穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算
3.3.3幾點(diǎn)結(jié)論
3.4控制系統(tǒng)的動態(tài)特性——動態(tài)響應(yīng)分析
3.4.1控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)
3.4.2一階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)
3.4.3二階系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的描述參數(shù)
3.4.4二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.4.5二階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)
3.4.6二階系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化
3.5高階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)
3.5.1高階系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的特點(diǎn)
3.5.2主導(dǎo)極點(diǎn)、偶極子和附加零極點(diǎn)
3.6利用MATLAB分析系統(tǒng)性能
3.6.1step命令
3.6.2impulse命令
3.6.3lsim命令
小結(jié)
習(xí)題
第4章根軌跡法
4.1閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡
4.1.1根軌跡的定義
4.1.2根軌跡的幅值條件和相角條件
4.2繪制根軌跡的基本規(guī)則
4.2.1繪制根軌跡的基本規(guī)則和步驟
4.2.2開環(huán)零、極點(diǎn)的變化對根軌跡的影響
4.3根軌跡在系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用
4.3.1用根軌跡分析閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)
4.3.2用根軌跡優(yōu)化系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)
4.4用MATLAB繪制根軌跡
小結(jié)
習(xí)題
第5章線性系統(tǒng)的頻域分析——頻率響應(yīng)法
5.1頻率特性
5.1.1線性定常系統(tǒng)對正弦輸入信號的響應(yīng)
5.1.2系統(tǒng)的頻率特性
5.1.3頻率特性的性質(zhì)
5.2頻率特性圖
5.2.1頻率特性的極坐標(biāo)圖（奈氏圖）
5.2.2典型環(huán)節(jié)的奈氏圖
5.2.3對數(shù)頻率特性圖（伯德圖）
5.2.4基本因子的伯德圖
5.2.5控制系統(tǒng)的伯德圖
5.2.6最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)
5.2.7對數(shù)幅相特性圖
5.2.8用MATLAB作頻率特性圖
5.3頻域中的穩(wěn)定性判據(jù)
5.3.1引言
5.3.2幅角原理
5.3.3奈氏穩(wěn)定性判據(jù)
5.3.4伯德圖的奈氏判據(jù)
5.4根據(jù)伯德圖求系統(tǒng)傳遞函數(shù)
5.5基于頻率特性的性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)
5.5.1開環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)
5.5.2穩(wěn)定裕量
5.5.3開環(huán)頻域指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系
5.5.4基于閉環(huán)頻率特性的系統(tǒng)性能分析
5.5.5從尼科爾斯圖求閉環(huán)系統(tǒng)的頻域指標(biāo)
5.5.6用MATLAB分析系統(tǒng)的動態(tài)性能
小結(jié)
習(xí)題
第6章線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1引言
6.2不同域中系統(tǒng)動態(tài)性能指標(biāo)的相互關(guān)系
6.3串聯(lián)校正
6.3.1相位超前校正
6.3.2相位滯后校正
6.3.3相位超前滯后校正
6.3.4有源校正網(wǎng)絡(luò)
6.3.5不希望極點(diǎn)的抵消
6.4局部反饋校正
6.4.1局部反饋校正的基本原理
6.4.2速度反饋
6.4.3速度微分反饋
6.5PID控制器
6.5.1比例積分控制
6.5.2比例微分控制
6.5.3比例積分微分控制
6.5.4PID的參數(shù)優(yōu)化
6.5.5PID控制的實(shí)現(xiàn)
6.6前饋補(bǔ)償與復(fù)合控制
6.6.1按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)
6.6.2按擾動補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)
小結(jié)
習(xí)題
第7章非線性反饋控制系統(tǒng)
7.1非線性控制系統(tǒng)概述
7.1.1典型非線性特性
7.1.2非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)
7.2描述函數(shù)法
7.2.1描述函數(shù)的基本概念
7.2.2典型非線性特性的描述函數(shù)
7.2.3組合非線性特性的描述函數(shù)
7.2.4非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析
7.3相平面法
7.3.1相軌跡的基本概念
7.3.2奇點(diǎn)和極限環(huán)
7.3.3相軌跡的繪制
7.3.4非線性系統(tǒng)的相平面分析
7.4利用非線性特性優(yōu)化系統(tǒng)的性能
7.5MATLAB在非線性控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
小結(jié)
習(xí)題
第8章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
8.1概述
8.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成
8.3采樣與恢復(fù)
8.3.1采樣過程
8.3.2采樣定理
8.3.3信號恢復(fù)
8.4z變換
8.4.1z變換的定義
8.4.2z變換的基本性質(zhì)
8.4.3z變換的求法
8.4.4z反變換的求法
8.5脈沖傳遞函數(shù)
8.5.1數(shù)字部分的脈沖傳遞函數(shù)
8.5.2連續(xù)部分的脈沖傳遞函數(shù)
8.5.3采樣器位置的重要性
8.5.4閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)
8.6離散控制系統(tǒng)的性能分析
8.6.1離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
8.6.2離散控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
8.6.3離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析
8.7數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)
8.7.1數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)
8.7.2數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)
8.8MATLAB在離散控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
小結(jié)
習(xí)題
附錄1常見系統(tǒng)的根軌跡
附錄2拉氏變換及z變換表
附錄3常用校正裝置
參考文獻(xiàn)