自動(dòng)控制原理

第1章　自動(dòng)控制系統(tǒng)概述　
　1.1　引言　
　1.2　自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念　
　1.3　控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式　
　　1.3.1　開環(huán)控制系統(tǒng)　
　　1.3.2　閉環(huán)控制系統(tǒng)　
　　1.3.3　復(fù)合控制系統(tǒng)　
　1.4　閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成和基本環(huán)節(jié)　
　1.5　自動(dòng)控制系統(tǒng)分類　
　　1.5.1　按控制系統(tǒng)元件特性分類　
　　1.5.2　按控制系統(tǒng)信號(hào)形式分類　
　　1.5.3　按輸入量的變化形式分類　
　1.6　對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的僚本要求　
　　1.6.1　穩(wěn)定性　
　　1.6.2　準(zhǔn)確性　
　　1.6.3　快速性　
　小結(jié)　
　習(xí)題　
第2章　自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　
　2.1　動(dòng)態(tài)微分方程的建立　
　　2.1.1　系統(tǒng)微分方程的描述　
　　2.1.2　系統(tǒng)微分方程的建立　
　2.2　非線性數(shù)學(xué)模型的線性化　
　2.3　傳遞函數(shù)　
　　2.3.1　傳遞函數(shù)的定義　
　　2.3.2　典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及暫態(tài)特性　
　2.4　系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖　
　2.5　系統(tǒng)傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖的等效變換　
　　2.5.1　?型連接的等效傳遞函數(shù)　
　　2.5.2　相加點(diǎn)及分支點(diǎn)的變位運(yùn)算　
　　2.5.3　系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)　
　　2.5.4　系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)　
　　2.5.5　系統(tǒng)對(duì)給定作用和擾動(dòng)作用的傳遞函數(shù)　
　2.6　信號(hào)流圖　
　　2.6.1　信號(hào)流圖中的術(shù)語(yǔ)　
　　2.6.2　信號(hào)流圖的繪制　
　　2.6.3　信號(hào)流圖的性質(zhì)　
　　2.6.4　信號(hào)流圖的基本簡(jiǎn)化法則　
　　2.6.5　梅遜公式　
　2.7　用MATLAB求解線性微分方程和化簡(jiǎn)系統(tǒng)方框圖　
　　2.7.1　MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示　
　　2.7.2　用MATLAB求解線性微分方程　
　　2.7.3　MATLAB在系統(tǒng)方框圖化簡(jiǎn)中的應(yīng)用　
　小結(jié)　
　習(xí)題　
第3章　自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法　
　3.1　系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)　
　　3.1.1　階躍信號(hào)（位置信號(hào)）　
　　3.1.2　斜坡信號(hào)（速度信號(hào)）　
　　3.1.3　拋物線信號(hào)（加速度信號(hào)）　
　　3.1.4　脈沖信號(hào)　
　　3.1.5　正弦信號(hào)　
　3.2　一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)　
　　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)的階?響應(yīng)　
　　3.3.1　二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　
　　3.3.2　二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)　
　　3.3.3　二階系統(tǒng)暫態(tài)特性指標(biāo)　
　　3.3.4　二階工程最佳參數(shù)　
　　3.3.5　二階系統(tǒng)性能的改善　
　3.4　高階系統(tǒng)的時(shí)域分析　
　　3.4.1　高階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)特性　
　　3.4.2　高階系統(tǒng)的幾個(gè)重要概念　
　3.5　控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)　
　　3.5.1　穩(wěn)定性的基本概念　
　　3.5.2　線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件　
　　3.5.3　勞斯（Routh）穩(wěn)定性判據(jù)　
　　3.5.4　勞斯判據(jù)的應(yīng)用　
　3.6　控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性——穩(wěn)態(tài)誤差分析　
　　3.6.1　穩(wěn)態(tài)誤差和控制系統(tǒng)類型　
　　3.6.2　穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)和穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算　
　　3.6.3　動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)　
　　3.6.4　擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差　
　　3.6.5　減小穩(wěn)態(tài)誤差的方法　
　3.7　線性系統(tǒng)時(shí)域分析的MATLAB仿真方法　
　小結(jié)　
　習(xí)題　
第4章　根軌跡法　
　4.1　根軌跡法的基本概念　
　　4.1.1　根軌跡的定義　
　　4.1.2　根軌跡的幅值和輻角條件　
　4.2　根軌跡的繪制　
　　4.2.1　繪制根軌跡的基本法則　
　　4.2.2　常規(guī)180°根軌跡繪制舉例　
　4.3　非典型形式系統(tǒng)根軌跡的繪制　
　　4.3.1　零度根軌跡　
　　4.3.2　廣義根軌跡　
　4.4　基于根軌跡法的系統(tǒng)性能分析　
　　4.4.1　開環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響　
　　4.4.2　在根軌跡上確定閉環(huán)特征根　
　　4.4.3　用根軌跡確定系統(tǒng)的性能　
　　4.4.4　用根軌跡確定系統(tǒng)的參數(shù)　
　4.5　用MATLAB繪制根軌跡　
　　4.5.1　繪制根軌跡　
　　4.5.2　確定根軌跡上閉環(huán)極點(diǎn)相?應(yīng)的根軌跡放大系數(shù)　
　　4.5.3　零度根軌跡的繪制　
　小結(jié)　
　習(xí)題　
第5章　自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域分析法　
　5.1　頻率特性　
　　5.1.1　頻率特性的基本概念　
　　5.1.2　頻率特性的性質(zhì)　
　5.2　幅相頻率特性　
　　5.2.1　幅相頻率特性的表示　
　　5.2.2　典型環(huán)節(jié)的幅相頻率特性　
　　5.2.3　開環(huán)系統(tǒng)的幅相頻率特性　
　5.3　對(duì)數(shù)頻率特性　
　　5.3.1　對(duì)數(shù)頻率特性的表示　
　　5.3.2　基本環(huán)節(jié)的伯德圖　
　　5.3.3　開環(huán)控制系?的伯德圖　
　　5.3.4　最小相位系統(tǒng)　
　　5.3.5　傳遞函數(shù)的頻域?qū)嶒?yàn)確定　
　5.4　頻域中的穩(wěn)定性判據(jù)　
　　5.4.1　輻角定理　
　　5.4.2　奈氏穩(wěn)定性判據(jù)　
　　5.4.3　對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)　
　　5.4.4　奈氏判據(jù)應(yīng)用舉例　
　　5.4.5　系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量　
　5.5　開環(huán)頻率特性分析　
　　5.5.1　基于伯德圖的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析　
　　5.5.2　頻率特性的兩個(gè)基本關(guān)系　
　　5.5.3　低頻段和高頻段特性斜率的影響　
　　5.5.4　c（或開環(huán)放大系數(shù)K）對(duì)相位裕?的影響　
　　5.5.5　開環(huán)頻率特性與時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系　
　5.6　閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性　
　　5.6.1　閉環(huán)頻率特性與開環(huán)頻率特性的關(guān)系　
　　5.6.2　閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性及其與暫態(tài)特性指標(biāo)的關(guān)系　
　　5.6.3　閉環(huán)系統(tǒng)等M圖、等圖及尼氏圖　
　　5.6.4　非單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性　
　5.7　線性系統(tǒng)頻域分析的MATLAB方法　
　小結(jié)　
　習(xí)題　
第6章　控制系統(tǒng)的校正及綜合　
　6.1　控制系統(tǒng)校正的一般概念　
　　6.1.1　校正的概念　
　　6.1.2　校正的基本方式　
　6.2　串聯(lián)校正　
　　6.2.1　串聯(lián)超前校正　
　　6.2.2　串聯(lián)滯后校正　
　　6.2.3　串聯(lián)滯后-超前校正　
　　6.2.4　按期望特性的串聯(lián)校正　
　6.3　PID控制器　
　　6.3.1　比例（P）控制器　
　　6.3.2　比例微分（PD）控制器　
　　6.3.3　積分（I）控制器　
　　6.3.4　比例積分（PI）控制器　
　　6.3.5　比例積分微分（PID）控制器　
　6.4　反饋校正　
　　6.4.1　反饋的作用　
　　6.4.2　反饋校正裝置的設(shè)計(jì)　
　6.5　復(fù)合?正　
　　6.5.1　按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正　
　　6.5.2　按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正　
　小結(jié)　
　習(xí)題　
第7章　線性離散系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)　
　7.1　線性離散控制系統(tǒng)概述　
　7.2　采樣過(guò)程和采樣定理　
　　7.2.1　采樣過(guò)程及其數(shù)學(xué)描述　
　　7.2.2　采樣定理及采樣周期的選擇　
　　7.2.3　信號(hào)的保持及保持器　
　7.3　Z變換法　
　　7.3.1　Z變換的定義　
　　7.3.2　Z變換的方法　
　　7.3.3　Z變換的基本定理　
　　7.3.4　Z反變換　
　7.4　采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　
　　7.4.1　線性常系數(shù)差分方程及其解法　
　　7.4.2　脈沖傳遞函數(shù)　
　7.5　離散控制系統(tǒng)的性能分析　
　　7.5.1　離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　
　　7.5.2　離散控制系統(tǒng)的暫態(tài)特性分析　
　　7.5.3　離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析　
　7.6　離散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　
　　7.6.1　最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)　
　　7.6.2　數(shù)字PID算法　
　7.7　MATLAB在離散控制系統(tǒng)中的應(yīng)用　
　　7.7.1　應(yīng)用于離散系統(tǒng)的MATLAB基本函數(shù)介紹　
　　7.7.2　連續(xù)系統(tǒng)的?散化　
　　7.7.3　求離散系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)　
　　7.7.4　離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　
　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　典型非線性特性　
　　8.1.2　非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)　
　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　描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)　
　8.3　相平面法　
　　8.3.1　相軌跡的特征　
　　8.3.2　相軌跡的繪制　
　　8.3.3　?線性系統(tǒng)的相平面分析　
　　8.3.4　利用MATLAB分析非線性控制系統(tǒng)　
　小結(jié)　
　習(xí)題　
附錄A　常用時(shí)間函數(shù)的拉氏變換及Z變換對(duì)照表　
參考文獻(xiàn)