控制工程基礎教程

第1章 緒論
1.1 概述和基本概念
1.1.1 概述
1.1.2 基本概念
1.2 控制系統(tǒng)的工作原理及組成元件
1.2.1 控制系統(tǒng)的實例
1.2.2 反饋控制系統(tǒng)的構成
1.3 控制系統(tǒng)的基本類型
1.3.1 按系統(tǒng)的輸入量特征分類
1.3.2 按系統(tǒng)的性能分類
1.4 對控制系統(tǒng)的基本要求、研究內容
1.4.1 基本要求
1.4.2 研究內容
第2章 拉普拉斯變換
2.1 拉普拉斯變換定義及典型函數(shù)拉普拉斯變換
2.1.1 拉普拉斯變換的定義
2.1.2 典型函數(shù)的拉普拉斯變換
2.2 拉普拉斯變換定理
2.2.1 實微分定理
2.2.2 終值定理
2.2.3 初值定理
2.2.4 實積分定理
2.2.5 復微分定理
2.2.6 延時定理
2.2.7 位移定理
2.2.8 卷積定理
2.3 拉普拉斯反變換
2.3.1 概述
2.3.2 部分分式展開
2.3.3 含有多重極點的F（s）的部分分式展開
2.3.4 用MATLAB進行部分分式展開
第3章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
3.1 數(shù)學模型
3.1.1 引言
3.1.2 數(shù)學模型的性質
3.1.3 建模的方法和步驟
3.1.4 非線性微分方程的線性化
3.2 傳遞函數(shù)
3.2.1 傳遞函數(shù)的定義
3.2.2 傳遞函數(shù)的特點
3.2.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及實例
3.3 方塊圖
3.3.1 閉環(huán)系統(tǒng)的方塊圖及組成
3.3.2 開環(huán)傳遞函數(shù)和前向傳遞函數(shù)
3.3.3 閉環(huán)傳遞函數(shù)
3.3.4 擾動作用下的閉環(huán)系統(tǒng)
3.3.5 繪制方塊圖的步驟
3.3.6 方塊圖的簡化
3.3.7 實例
3.4 典型物理系統(tǒng)的運動方程和傳遞函數(shù)
3.4.1 機械系統(tǒng)
3.5.2 電氣系統(tǒng)
3.5.3 液壓系統(tǒng)
3.5.4 液位系統(tǒng)
第4章 時域響應
4.1 引言
4.2 一階系統(tǒng)的時域響應
4.2.1 一階系統(tǒng)的單位階躍響應
4.2.2 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應
4.2.3 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應
4.2.4 響應之間的關系
4.3 二階系統(tǒng)的時域響應
4.3.1 引言
4.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應
4.3.3 二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應性能指標
4.3.4 二階系統(tǒng)計算實例
4.3.5 二階欠阻尼系統(tǒng)的非零初始條件下的響應
4.3.6 二階欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應
4.3.7 二階欠阻尼系統(tǒng)的單位斜坡響應
4.4 高階系統(tǒng)的時域響應分析
4.4.1 高階系統(tǒng)的數(shù)學模型
4.4.2 高階系統(tǒng)的單位階躍響應
4.4.3 控制系統(tǒng)時域響應的MATLAB計算
4.5 線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.5.1 概述
4.5.2 穩(wěn)定的概念
4.5.3 系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
4.6 勞斯一胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)
4.6.1 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
4.6.2 應用勞斯判據(jù)時的特殊情況
4.6.3 胡爾維茨判據(jù)
第5章 誤差分析
5.1 概念和術語
5.1.1 系統(tǒng)的型和階
5.1.2 開環(huán)增益和誤差系數(shù)
5.2 偏差和誤差概念及穩(wěn)態(tài)誤差理論
5.2.1 誤差的定義
5.2.2 穩(wěn)態(tài)誤差計算理論
5.2.3 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差計算理論
5.2.4 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計算
5.2.5 穩(wěn)態(tài)誤差計算實例
5.3 動態(tài)誤差系數(shù)
第6章 頻率響應分析
6.1 概述
6.2 頻率特性
6.2.1 線性定常系統(tǒng)對正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應
6.2.2 頻率特性的定義
6.2.3 頻率特性的確定方法
6.2.4 頻率特性的表示方法
6.3 系統(tǒng)的極坐標圖
6.3.1 典型環(huán)節(jié)的極坐標圖
6.3.2 開環(huán)系統(tǒng)的極坐標圖--極坐標圖的一般形式
6.3.3 用MATLAB作極坐標圖
6.4 系統(tǒng)的對數(shù)坐標圖
6.4.1 引言
6.4.2 典型環(huán)節(jié)的伯德圖
6.5 系統(tǒng)開環(huán)的伯德圖
6.5.1 系統(tǒng)開環(huán)伯德圖繪制方法和步驟
6.5.2 最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)
6.5.3 用MATLAB繪制伯德圖
6.6 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
6.6.1 理論關鍵點
6.6.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的數(shù)學基礎
6.6.3 映射定理在閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中的應用
6.6.4 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)
6.6.5 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)實例
6.6.6 復雜奈奎斯特圖的穩(wěn)定判據(jù)
6.6.7 基于逆極坐標的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
6.6.8 伯德圖上的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
6.7 相對穩(wěn)定性分析
6.7.1 系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
6.7.2 相位裕量和增益裕量
6.7.3 補加說明及應用實例
6.8 閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性
6.8.1 單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率響應
6.8.2 等幅值軌跡（M圓）
6.8.3 等相角軌跡（Ⅳ圓）
6.8.4 等M圓和等Ⅳ圓的應用
6.8.5 尼柯爾斯曲線
6.8.6 非單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率響應
6.9 頻域指標與時域指標的關系
6.9.1 控制系統(tǒng)的性能指標
6.9.2 伯德圖的形狀對系統(tǒng)性能指標的影響
第7章 控制系統(tǒng)設計與校正
7.1 概述
7.1.1 設計與校正的概念
7.1.2 性能指標
7.1.3 校正方法
7.1.4 校正方式
7.2 串聯(lián)校正裝置的結構和特性
7.2.1 超前校正裝置
7.2.2 滯后校正裝置
7.2.3 滯后一超前校正裝置
7.3 基于頻率響應法的串聯(lián)校正設計
7.3.1 引言
7.3.2 串聯(lián)超前校正
7.3.3 串聯(lián)滯后校正
7.3.4 串聯(lián)滯后一超前校正
7.3.5 三種校正裝置的比較
7.4 反饋校正和復合校正
7.4.1 反饋校正
7.4.2 反饋校正設計
7.4.3 復合校正
7.5 PID控制器及串聯(lián)校正
7.5.1 引言
7.5.2 PID有源校正裝置
7.5.3 基于PID串聯(lián)的設計方法
附錄 常用函數(shù)的拉普拉斯變換和Z變換表
參考文獻