控制工程基礎

1概論1
1.1控制理論在工程中的應用發(fā)展1
1.2自動控制系統(tǒng)的基本概念2
1.3控制理論在機械制造工業(yè)中的應用8
1.4課程主要內容及學時安排12
例題及習題14
2控制系統(tǒng)的動態(tài)數學模型17
2.1基本環(huán)節(jié)數學模型17
2.2數學模型的線性化21
2.3拉氏變換及反變換23
2.4傳遞函數以及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數35
2.5系統(tǒng)函數方塊圖及其簡化42
2.6系統(tǒng)信號流圖及梅遜公式47
2.7受控機械對象數學模型48
2.8繪制實際物理系統(tǒng)的函數方塊圖50
*2.9狀態(tài)空間方程基本概念60
例題及習題64
3時域瞬態(tài)響應分析76
3.1時域響應以及典型輸入信號76
3.2一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應79
3.3二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應81
3.4時域分析性能指標88
3.5高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應93
3.6 機電系統(tǒng)時域瞬態(tài)響應的實驗方法96
例題及習題98
4控制系統(tǒng)的頻率特性108
4.1機電系統(tǒng)頻率特性的概念及其基本實驗方法108
4.2極坐標圖116
4.3對數坐標圖122
4.4由頻率特性曲線求系統(tǒng)傳遞函數131
4.5由單位脈沖響應求系統(tǒng)的頻率特性135
*4.6對數幅相圖135
4.7控制系統(tǒng)的閉環(huán)頻響137
例題及習題147
5控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析155
5.1系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念155
5.2系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件156
5.3代數穩(wěn)定性判據157
5.4乃奎斯特穩(wěn)定性判據164
5.5應用乃奎斯特判據分析延時系統(tǒng)的穩(wěn)定性173
5.6由伯德圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性178
5.7控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性182
*5.8李雅普諾夫穩(wěn)定性方法186
例題及習題188
6控制系統(tǒng)的誤差分析和計算197
6.1穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念197
6.2輸入引起的穩(wěn)態(tài)誤差198
6.3干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差203
6.4減小系統(tǒng)誤差的途徑205
6.5動態(tài)誤差系數207
例題及習題209
7控制系統(tǒng)的綜合與校正216
7.1系統(tǒng)的性能指標216
7.2系統(tǒng)的校正概述220
7.3串聯校正221
7.4反饋校正232
7.5用頻率法對控制系統(tǒng)進行綜合與校正235
7.6典型機電反饋控制系統(tǒng)綜合校正舉例248
7.7確定PID參數的其他方法261
例題及習題266
8根軌跡法275
8.1根軌跡與根軌跡方程275
8.2繪制根軌跡的基本法則278
8.3根軌跡圖繪制舉例286
8.4系統(tǒng)閉環(huán)零點、極點的分布與性能指標291
例題及習題299
*9控制系統(tǒng)的非線性問題303
9.1概述303
9.2描述函數法307
9.3相軌跡法322
例題及習題337
10計算機控制系統(tǒng)344
10.1計算機控制系統(tǒng)的組成344
10.2線性離散系統(tǒng)的數學模型和分析方法350
*10.3離散狀態(tài)空間模型374
10.4線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析377
10.5計算機控制系統(tǒng)的模擬化設計方法381
例題及習題390
11MATLAB軟件工具在控制系統(tǒng)分析和綜合中的應用397
11.1MATLAB基本特點397
11.2控制系統(tǒng)在MATLAB中的描述399
11.3進行部分分式展開400
11.4線性系統(tǒng)的時間響應分析402
11.5控制系統(tǒng)的頻域響應分析405
11.6控制系統(tǒng)的根軌跡圖408
11.7系統(tǒng)穩(wěn)定性分析409
11.8控制系統(tǒng)仿真例411
11.9系統(tǒng)框圖輸入與仿真工具SIMULINK431
習題437
附錄A拉普拉斯變換表439
附錄B高階最優(yōu)模型最佳頻比的證明443
習題參考答案446
參考文獻462