自動控制理論

第1章 緒論
1.1 引言
1.2 開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.1 開環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成
1.4 自動控制系統(tǒng)的類型
1.4.1 線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)
1.4.2 連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)
1.4.3 恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)
1.4.4 定常控制系統(tǒng)和時變控制系統(tǒng)
1.5 自動控制系統(tǒng)舉例
習(xí)題
第2章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 系統(tǒng)微分方程的建立
2.2 非線性微分方程的線性化
2.3 傳遞函數(shù)
2.3.1 傳遞函數(shù)的定義
2.3.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)
2.3.3 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)
2.4 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖
2.4.1 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的組成
2.4.2 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制
2.4.3 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2.4.4 閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.4.5 結(jié)構(gòu)圖等效變換舉例
2.5 信號流圖
2.5.1 信號流圖的組成
2.5.2 信號流圖的繪制
2.5.3 梅森公式
習(xí)題
第3章 時域法
3.1 典型輸入函數(shù)和時域性能指標(biāo)
3.1.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.1.2 自動控制系統(tǒng)的典型輸入信號
3.1.3 時域性能指標(biāo)
3.2 一階系統(tǒng)的時域分析
3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.2.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.3 二階系統(tǒng)的時域分析
3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.3.3 二階欠阻尼系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)
3.3.4 二階系統(tǒng)特征參數(shù)與暫態(tài)性能指標(biāo)之間的關(guān)系
3.3.5 二階系統(tǒng)工程最佳參數(shù)
3.3.6 二階系統(tǒng)計算舉例
3.4 高階系統(tǒng)的時域分析
3.5 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.5.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念
3.5.2 穩(wěn)定判據(jù)
3.6 穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.1 穩(wěn)態(tài)誤差的定義
3.6.2 自動控制系統(tǒng)的類型
3.6.3 給定輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)和穩(wěn)態(tài)誤差分析
3.6.4 擾動輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差分析
3.6.5 減小穩(wěn)態(tài)誤差的方法
習(xí)題
第4章 根軌跡法
4.1 根軌跡的基本概念
4.1.1 根軌跡
4.1.2 根軌跡方程
4.2 繪制根軌跡的基本法則
4.2.1 根軌跡的基本法則
4.2.2 根軌跡的繪制與分析
4.3 參數(shù)根軌跡的繪制
4.4 零度根軌跡的繪制
4.5 利用根軌跡分析系統(tǒng)性能
4.5.1 暫態(tài)響應(yīng)性能分析
4.5.2 主導(dǎo)極點與偶極子
4.5.3 根軌跡分析
習(xí)題
第5章 頻域法
5.1 頻率特性
5.2 頻率特性的表示方法
5.2.1 幅相頻率特性的表示方法
5.2.2 對數(shù)幅相頻率特性的表示方法
5.3 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.4 開環(huán)頻率特性的繪制
5.4.1 開環(huán)幅相頻率特性的繪制
5.4.2 開環(huán)對數(shù)幅相頻率特性的繪制
5.5 用頻率法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5.5.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.5.2 系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度
5.6 閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性
5.6.1 閉環(huán)頻率特性曲線的繪制
5.6.2 閉環(huán)系統(tǒng)等M圓、等Ⅳ圓及尼科爾斯圖
5.7 系統(tǒng)暫態(tài)特性和閉環(huán)頻率特性的關(guān)系
5.8 開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系
習(xí)題
第6章 控制系統(tǒng)的校正
6.1 引言
6.1.1 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)與校正概念
6.1.2 校正方式
6.1.3 基本校正規(guī)律
6.1.4 校正方法
6.1.5 用頻率法校正的特點
6.2 校正裝置
6.2.1 超前校正裝置
6.2.2 滯后校正裝置
6.2.3 滯后-超前校正裝置
6.2.4 期望的對數(shù)頻率特性
6.3 串聯(lián)校正
6.3.1 串聯(lián)超前校正
6.3.2 串聯(lián)滯后校正
6.3.3 串聯(lián)滯后-超前校正
6.4 反饋校正
6.4.1 反饋校正的原理
6.4.2 反饋校正的作用
6.4.3 反饋校正裝置的設(shè)計
6.5 復(fù)合校正
6.5.1 反饋與按輸入前饋的復(fù)合控制
6.5.2 反饋與按擾動前饋的復(fù)合控制
習(xí)題
第7章 采樣控制系統(tǒng)分析法
7.1 采樣控制系統(tǒng)的基本概念
7.1.1 采樣控制系統(tǒng)
7.1.2 數(shù)字控制系統(tǒng)
7.2 采樣過程與采樣定理
7.2.1 采樣過程
7.2.2 采樣信號的頻譜
7.2.3 采樣定理
7.2.4 信號的復(fù)現(xiàn)
7.3 z變換
7.3.1 z變換的定義
7.3.2 z變換的求法
7.3.3 z變換的性質(zhì)
7.4 z反變換
7.5 羞分方程
7.5.1 差分方程概述
7.5.2 差分方程的解法
7.6 脈沖傳遞函數(shù)
7.6.1 脈沖傳遞函數(shù)的定義
7.6.2 開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)
7.6.3 閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)
7.6.4 應(yīng)用變換法分析系統(tǒng)的條件
7.7 采樣系統(tǒng)的性能分析
7.7.1 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性
7.7.2 采樣系統(tǒng)閉環(huán)極點與動態(tài)響應(yīng)的關(guān)系
7.7.3 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
7.8 最少拍采樣控制系統(tǒng)的設(shè)計
習(xí)題
第8章 非線性控制系統(tǒng)分析法
8.1 概述
8.1.1 非線性系統(tǒng)的研究方法
8.1.2 典型非線性環(huán)節(jié)
8.1.3 非線性系統(tǒng)的特點
8.2 描述函數(shù)法
8.2.1 描述函數(shù)的基本概念
8.2.2 典型非線性特性的描述函數(shù)
8.2.3 非線性系統(tǒng)的簡化
8.3 用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)
8.3.1 穩(wěn)定性判據(jù)
8.3.2 自激振蕩
8.3.3 用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)
8.4 相平面法
8.4.1 相平面圖
8.4.2 相軌跡和相平面圖的性質(zhì)
8.4.3 奇點的類型
8.4.4 相平面圖中的極限環(huán)
8.4.5 由相平面圖求時間響應(yīng)
8.5 相軌跡的繪制方法
8.5.1 解析法
8.5.2 圖解法
8.6 非線性系統(tǒng)的相平面分析
8.6.1 死區(qū)型非線性系統(tǒng)
8.6.2 繼電器非線性系統(tǒng)
8.7 非線性系統(tǒng)的校正
8.7.1 對線性部分進行校正
8.7.2 改變非線性特性
習(xí)題
第9章 狀態(tài)空間法
9.1 基本概念
9.1.1 幾個定義
9.1.2 狀態(tài)空間表達式的一般形式
9.2 狀態(tài)空間表達式的建立
9.2.1 由微分方程建立狀態(tài)空間表達式
9.2.2 由傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達式
9.3 組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
9.3.1 并聯(lián)連接
9.3.2 串聯(lián)連接
9.3.3 反饋連接
9.4 狀態(tài)方程的線性變換
9.4.1 系統(tǒng)的特征值及其不變性
9.4.2 將狀態(tài)方程化為對角標(biāo)準(zhǔn)形
9.4.3 將狀態(tài)方程化為約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)形
9.5 由狀態(tài)空間表達式求傳遞函數(shù)矩陣
9.5.1傳遞函數(shù)矩陣的概念
9.5.2 由狀態(tài)空間表達式求傳遞函數(shù)矩陣
9.6 離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
9.7 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
9.7.1 齊次狀態(tài)方程的解
9.7.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)
9.7.3 e的計算方法
9.7.4 非齊次狀態(tài)方程的解
9.8 線性定常系統(tǒng)的能控性和能觀測性
9.8.1 能控性和能觀測性定義
9.8.2 線性定常系統(tǒng)的能控性判據(jù)
9.8.3 線性定常系統(tǒng)的能觀測性判據(jù)
9.8.4 單輸入-單輸出系統(tǒng)的能控標(biāo)準(zhǔn)形和能觀測標(biāo)準(zhǔn)形
9.9 狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器
9.9.1 狀態(tài)反饋
9.9.2 狀態(tài)反饋的性質(zhì)
9.9.3 狀態(tài)反饋的極點配置
9.9.4 狀態(tài)觀測器的設(shè)計
9.9.5 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)
9.10 李亞普諾夫穩(wěn)定性分析
9.10.1 李亞普諾夫第二法概述
9.10.2 李亞普諾夫穩(wěn)定性定義
9.10.3 李亞普諾夫穩(wěn)定性定理
9.10.4 線性定常連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
習(xí)題
參考文獻