自動(dòng)控制原理

第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念
1.1 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)
1.2 自動(dòng)控制的方式
1.2.1 開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成
1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型
1.3.1 按元件特性分類
1.3.2 按信號(hào)形式分類
1.3.3 按給定信號(hào)形式分類
1.4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求
1.4.1 穩(wěn)定性
1.4.2 快速性
1.4.3 準(zhǔn)確性
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 線性系統(tǒng)微分方程
2.1.1 線性環(huán)節(jié)微分方程的建立
2.1.2 控制系統(tǒng)微分方程的建立
2.2 非線性系統(tǒng)的線性化
2.3 傳遞函數(shù)
2.3.1 傳遞函數(shù)
2.3.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)
2.3.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.4 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖
2.4.1 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的組成
2.4.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制
2.4.3 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2.4.4 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖變換舉例
2.5 信號(hào)流圖及梅森公式
2.5.1 信號(hào)流圖的基本概念
2.5.2 信號(hào)流圖的繪制
2.5.3 信號(hào)流圖的簡化
2.5.4 梅森公式
2.6 自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.6.1 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)
2.6.2 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.6.3 系統(tǒng)誤差傳遞函數(shù)
2.7 MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示
2.7.1 傳遞函數(shù)
2.7.2 控制系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型
2.7.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖模型
2.7.4 控制系統(tǒng)模型問的轉(zhuǎn)換
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章 線性控制系統(tǒng)的時(shí)域分析
3.1 線性控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)
3.1.1 典型初始狀態(tài)
3.1.2 典型輸入信號(hào)
3.1.3 動(dòng)態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程
3.1.4 性能指標(biāo)
3.2 線性系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析
3.2.1 一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.2.2 二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.2.3 高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.3 線性控制系統(tǒng)的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
3.3.1 穩(wěn)定性的概念
3.3.2 穩(wěn)定的充分必要條件
3.3.3 勞思穩(wěn)定判據(jù)
3.3.4 赫爾維茨判據(jù)
3.3.5 相對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量
3.3.6 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定及改善措施
3.4 線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.4.1 穩(wěn)態(tài)誤差的定義
3.4.2 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算
3.4.3 系統(tǒng)類型
3.4.4 給定信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差分析
3.5 利用MATLAB進(jìn)行時(shí)域分析
3.5.1 用MATLAB進(jìn)行時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
3.5.2 用MATLAB求根并進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
3.5.3 用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章 線性控制系統(tǒng)的根軌跡分析
4.1 根軌跡的基本概念
4.1.1 根軌跡概念
4.1.2 根軌跡方程
4.2 根軌跡的繪制法則
4.2.1 根軌跡的分支數(shù)與對(duì)稱性
4.2.2 根軌跡的起點(diǎn)與終點(diǎn)
4.2.3 實(shí)軸上的根軌跡
4.2.4 根軌跡的漸近線
4.2.5 根軌跡的分離點(diǎn)與會(huì)合點(diǎn)
4.2.6 根軌跡的出射角和入射角
4.2.7 根軌跡與虛軸交點(diǎn)
4.2.8 根之和
4.3 廣義根軌跡
4.3.1 參數(shù)根軌跡
4.3.2 零度根軌跡
4.3.3 非最小相位系統(tǒng)的根軌跡
4.4 用根軌跡法分析系統(tǒng)的性能
4.4.1 在根軌跡上確定閉環(huán)極點(diǎn)
4.4.2 用根軌跡法分析系統(tǒng)的暫態(tài)特性
4.4.3 增加開環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響
4.5 用MATLAB繪制根軌跡
4.5.1 繪制系統(tǒng)根軌跡
4.5.2 根軌跡分析
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章 線性控制系統(tǒng)的頻域分析
5.1 頻率特性及其表示法
5.1.1 頻率特性的基本概念
5.1.2 頻率特性的圖形表示法
5.2 典型環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)頻率特性曲線的繪制
5.2.1 比例環(huán)節(jié)
5.2.2 積分與微分環(huán)節(jié)
5.2.3 慣性環(huán)節(jié)
5.2.4 一階微分環(huán)節(jié)
5.2.5 振蕩環(huán)節(jié)
2.5.6 滯后環(huán)節(jié)
5.3 系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性
5.3.1 系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性
5.3.2 最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)
5.3.3 系統(tǒng)類型與對(duì)數(shù)幅頻特性之間的關(guān)系
5.4 開環(huán)系統(tǒng)的幅相頻率特性曲線
5.4.1 典型環(huán)節(jié)的幅相頻率特性曲線
5.4.2 開環(huán)系統(tǒng)幅相頻率特性曲線的一般畫法
5.5 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.5.1 預(yù)備知識(shí)
5.5.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.5.3 對(duì)數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
5.6 系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性
5.6.1 相對(duì)穩(wěn)定性的概念
5.6.2 相位裕量與幅值裕量
5.6.3 關(guān)于相位裕量和幅值裕量的幾點(diǎn)說明
5.7 閉環(huán)頻率特性
5.7.1 閉環(huán)頻率特性
5.7.2 尼科爾斯圖
5.8 頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)之間的關(guān)系
5.8.1 閉環(huán)頻率特性指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)
5.8.2 開環(huán)頻率特性與時(shí)域指標(biāo)
5.9 MATLAB在系統(tǒng)頻域分析中的應(yīng)用
5.9.1 利用MATLAB繪制伯德圖并求取穩(wěn)定裕量
5.9.2 利用MATLAB繪制奈奎斯特圖并驗(yàn)證奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.9.3 利用MATLAB繪制尼科爾斯圖及進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)分析
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章 控制系統(tǒng)的校正
6.1 校正的基本概念
6.1.1 頻率法校正
6.1.2 校正方式
6.2 串聯(lián)校正裝置
6.2.1 無源校正網(wǎng)絡(luò)
6.2.2 PID控制規(guī)律
6.3 基于頻率法的串聯(lián)校正設(shè)計(jì)
6.3.1 串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)
6.3.2 串聯(lián)滯后校正設(shè)計(jì)
6.3.3 串聯(lián)滯后-超前校正
6.3.4 利用希望特性進(jìn)行校正的設(shè)計(jì)方法
6.4 反饋校正
6.4.1 利用反饋校正改變局部環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)
6.4.2 利用負(fù)反饋可以消除系統(tǒng)不可變部分中的不希望有的特性
6.4.3 利用反饋校正抑制一些嚴(yán)重?cái)_動(dòng)
6.5 前饋-反饋復(fù)合校正
6.5.1 對(duì)輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.5.2 對(duì)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.6 MATLAB在控制系統(tǒng)校正中的應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章 線性離散系統(tǒng)分析
7.1 離散系統(tǒng)的基本概念
7.1.1 采樣控制系統(tǒng)
7.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
7.1.3 離散控制系統(tǒng)
7.2 采樣過程與采樣定理
7.2.1 信號(hào)采樣
7.2.2 采樣定理
7.3 采樣信號(hào)保持器
7.4 z變換理論
7.4.1 z變換的定義
7.4.2 求z變換的方法
7.4.3 z變換的性質(zhì)
7.4.4 z逆變換
7.5 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
7.5.1 線性常系數(shù)差分方程
7.5.2 脈沖傳遞函數(shù)
7.5.3 結(jié)構(gòu)圖等效變換
7.6 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性
7.6.1 s平面與z平面的映射關(guān)系
7.6.2 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
7.6.3 離散系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)
7.6.4 參數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響
7.7 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
7.8 離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析
7.8.1 離散系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)
7.8.2 閉環(huán)極點(diǎn)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系
7.9 離散PID控制算法
7.10 用MATLAB進(jìn)行離散系統(tǒng)分析
7.10.1 脈沖傳遞函數(shù)
7.10.2 時(shí)域響應(yīng)
7.10.3 離散PID控制器
本章小結(jié)
習(xí)題
第8章 非線性系統(tǒng)分析
8.1 非線性系統(tǒng)概述
8.1.1 非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程特點(diǎn)
8.1.2 典型非線性特性及其對(duì)系統(tǒng)性能的影響
8.2 非線性特性的描述函數(shù)
8.2.1 非線性特性的描述函數(shù)
8.2.2 典型非線性特性的描述函數(shù)
8.3 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法
8.3.1 描述函數(shù)法
8.3.2 非線性系統(tǒng)的簡化
8.3.3 非線性系統(tǒng)分析
8.3.4 描述函數(shù)法的應(yīng)用
8.4 非線性特性的利用
8.4.1 非線性阻尼控制
8.4.2 非線性相角超前線路
8.4.3 非線性積分器
8.5 相平面法
8.5.1 相平面
8.5.2 相軌跡
8.5.3 相平面分析法
8.6 基于MATLAB/Simulink的非線性系統(tǒng)分析
8.6.1 死區(qū)非線性特性的死區(qū)折算
8.6.2 描述函數(shù)法應(yīng)用
8.6.3 非線性特性的利用
8.6.4 相軌跡分析
本章小結(jié)
習(xí)題
附錄
附錄1 MATLAB簡介
附錄2 z變換表
附錄3 部分習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)