自動(dòng)控制原理（上）

前言
第一篇 控制基礎(chǔ)篇
第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念
1.1 引言
1.2 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)
1.2.1 人工控制與自動(dòng)控制
1.2.2 控制系統(tǒng)的方框圖表示法
1.2.3 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制
1.2.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成
1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類(lèi)型
1.3.1 恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)
1.3.2 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)
1.3.3 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)
1.4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求
1.5 本課程的任務(wù)及本書(shū)概貌
1.5.1 課程的任務(wù)
1.5.2 本書(shū)概貌
小結(jié)
習(xí)題
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 引言
2.2 系統(tǒng)微分方程的建立
2.2.1 線性系統(tǒng)的微分方程
2.2.2 非線性微分方程的線性化
2.3 線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.3.1 傳遞函數(shù)
2.3.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)
2.3.3 傳遞函數(shù)的求法
2.3.4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.4 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流圖
2.4.1 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的概念
2.4.2 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制
2.4.3 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2.4.4 信號(hào)流圖及梅遜增益公式
2.5 閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.5.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)
2.5.2 給定輸入信號(hào)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.5.3 干擾信號(hào)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.5.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)
2.5.5 多輸入-多輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣
2.6 MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示
2.6.1 數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示及其轉(zhuǎn)換
2.6.2 應(yīng)用MATLAB指令簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖
小結(jié)
習(xí)題
第二篇 系統(tǒng)分析篇
第3章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析
3.1 引言
3.1.1 典型輸入信號(hào)
3.1.2 控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)
3.2 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性及穩(wěn)定判據(jù)
3.2.1 穩(wěn)定的基本概念
3.2.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.2.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
3.2.4 系統(tǒng)參數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響
3.2.5 系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量
3.2.6 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定系統(tǒng)及其改善
3.3 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.3.1 誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的定義
3.3.2 給定輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
3.3.3 干擾作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系
3.3.4 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的途徑
3.4 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析
3.4.1 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析
3.4.2 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析
3.4.3 高階系統(tǒng)分析
3.5 線性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律--PID控制
3.6 用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析
小結(jié)
習(xí)題
第4章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法
4.1 引言
4.1.1 根軌跡
4.1.2 根軌跡與系統(tǒng)性能
4.2 根軌跡法的基本概念
4.2.1 根軌跡方程
4.2.2 系統(tǒng)閉環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)和開(kāi)環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)的關(guān)系
4.2.3 相角條件和幅值條件
4.3 根軌跡的繪制
4.3.1 繪制根軌跡圖的基本法則
4.3.2 繪制根軌跡圖舉例
4.4 廣義根軌跡的繪制
4.4.1 參數(shù)根軌跡圖的繪制
4.4.2 零度根軌跡圖的繪制
4.5 利用根軌跡圖分析控制系統(tǒng)性能
4.5.1 閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)、零點(diǎn)的位置與系統(tǒng)性能的關(guān)系
4.5.2 由根軌跡圖確定條件穩(wěn)定系統(tǒng)的參數(shù)取值范圍
4.6 用MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)的根軌跡分析
4.6.1 用MATLAB繪制根軌跡圖
4.6.2 用MATLAB對(duì)系統(tǒng)根軌跡進(jìn)行分析舉例
小結(jié)
習(xí)題
第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析
5.1 引言
5.1.1 頻率特性的基本概念
5.1.2 用圖形表示頻率特性
5.2 對(duì)數(shù)頻率特性
5.2.1 對(duì)數(shù)頻率特性圖
5.2.2 典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性
5.2.3 控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性圖的繪制
5.2.4 最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)
5.2.5 由頻率特性確定相應(yīng)的傳遞函數(shù)
5.3 頻率特性極坐標(biāo)圖
5.3.1 極坐標(biāo)圖（幅相頻率特性曲線）
5.3.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖
5.3.3 控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖
5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
5.4.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.3 對(duì)數(shù)頻率特性上的奈奎斯特判據(jù)
5.4.4 用奈奎斯特判據(jù)判斷延遲系統(tǒng)穩(wěn)定性
5.5 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性
5.5.1 相角裕量與幅值裕量
5.5.2 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性分析
5.6 控制系統(tǒng)的頻域分析
5.6.1 典型二階系統(tǒng)的頻域分析
5.6.2 高階系統(tǒng)的頻域分析
5.7 用MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)的頻域分析
小結(jié)
習(xí)題
第三篇 系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇
第6章 控制系統(tǒng)的校正
6.1 引言
6.1.1 系統(tǒng)校正的概念
6.1.2 系統(tǒng)校正基礎(chǔ)
6.2 常用校正裝置及其特性
6.2.1 超前校正裝置及其特性
6.2.2 滯后校正裝置及其特性
6.2.3 滯后-超前校正裝置及其特性
6.3 頻域法串聯(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
6.3.4 按期望特性對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正
6.4 根軌跡法串聯(lián)校正
6.4.1 串聯(lián)超前校正
6.4.2 串聯(lián)滯后校正
6.4.3 串聯(lián)滯后超前校正
6.5 工程控制方法PID控制
6.6 反饋校正
6.6.1 利用反饋校正改變局部結(jié)構(gòu)和參數(shù)
6.6.2 利用反饋校正取代局部結(jié)構(gòu)
6.7 復(fù)合校正
6.7.1 按干擾補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.7.2 按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
小結(jié)
習(xí)題
第四篇 應(yīng)用篇
第7章 控制系統(tǒng)示例
7.1 引言
7.2 一種電動(dòng)比例蝶閥控制系統(tǒng)
7.3 智能車(chē)速度控制系統(tǒng)
7.4 鍋爐給水控制系統(tǒng)
7.5 汽車(chē)制動(dòng)器性能測(cè)試的試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)
附錄常用函數(shù)的拉普拉斯變換簡(jiǎn)表及拉普拉斯變換的幾個(gè)重要定理
參考文獻(xiàn)