控制工程基礎

目錄
第1章緒論(1)
1.1控制理論的基本含義(1)
1.1.1經典控制理論(2)
1.1.2現代控制理論(2)
1.2控制系統的基本概念(3)
1.2.1系統的概念(3)
1.2.2控制與自動控制的概念(3)
1.3控制系統的工作原理與組成(4)
1.3.1控制系統的工作原理(4)
1.3.2控制系統的組成(6)
1.4控制系統的基本類型(7)
1.4.1按控制策略分類(7)
1.4.2按輸入信號的性質分類(8)
1.4.3按傳遞信號的性質分類(9)
1.5控制系統的性能要求(9)
本章小結(10)
習題(11)
第2章控制系統的數學模型(12)
2.1控制系統的微分方程(12)
2.1.1微分方程建立步驟(13)
2.1.2控制系統的微分方程(13)
2.2拉氏變換與反變換(15)
2.2.1拉氏變換的定義(15)
2.2.2典型時間函數的拉氏變換(16)
2.2.3拉氏變換定理(18)
2.2.4拉氏反變換(21)
2.2.5拉氏變換求解線性微分方程(25)
2.3控制系統的傳遞函數(26)
2.3.1傳遞函數的定義(26)
2.3.2傳遞函數的基本性質(27)
2.3.3典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(28)
2.4系統方框圖及其簡化(33)
2.4.1控制系統框圖繪制步驟(34)
2.4.2方框圖的連接方式(35)
2.4.3方框圖的簡化(36)
2.5控制系統常用傳遞函數(39)
2.5.1閉環(huán)系統的開環(huán)傳遞函數(39)
2.5.2給定輸入作用下的閉環(huán)傳遞函數(40)
2.5.3擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數(40)
2.6信號流圖和梅遜公式(41)
2.6.1信號流圖(41)
2.6.2梅遜公式(43)
2.7非線性模型的線性化(45)
2.7.1線性化問題的提出(45)
2.7.2非線性數學模型的線性化(45)
2.8控制系統建模舉例(47)
本章小結(49)
習題(50)
第3章控制系統的時域分析(54)
3.1時域響應(54)
3.2典型輸入信號(55)
3.3一階系統的時域分析(57)
3.3.1一階系統的單位階躍響應(58)
3.3.2一階系統的脈沖響應(59)
3.4二階系統的時域分析(59)
3.4.1二階系統的單位階躍響應(60)
3.4.2控制系統的時域性能指標(63)
3.4.3二階系統的脈沖響應(66)
3.5高階系統的時域分析(69)
3.5.1高階系統的單位階躍響應(69)
3.5.2主導極點(71)
3.5.3高階系統階躍性能指標(72)
3.6控制系統穩(wěn)定性分析(73)
3.6.1穩(wěn)定的概念(73)
3.6.2穩(wěn)定的條件(74)
3.6.3勞斯穩(wěn)定判據(76)
3.7控制系統穩(wěn)態(tài)誤差分析(79)
3.7.1偏差及誤差的概念(79)
3.7.2系統的類型和偏差系數(81)
3.7.3擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差(83)
3.7.4控制系統穩(wěn)態(tài)精度改善措施(84)
本章小結(85)
習題(86)
第4章控制系統的頻域分析(89)
4.1頻率特性的基本概念(89)
4.1.1頻率響應(89)
4.1.2頻率特性(90)
4.1.3頻率特性的求取方法及表達方式(91)
4.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性(95)
4.2.1比例環(huán)節(jié)(95)
4.2.2慣性環(huán)節(jié)(95)
4.2.3一階微分環(huán)節(jié)(98)
4.2.4二階振蕩環(huán)節(jié)(99)
4.2.5積分環(huán)節(jié)(103)
4.2.6延遲環(huán)節(jié)(104)
4.3控制系統的開環(huán)頻率特性(105)
4.3.1最小相位系統(105)
4.3.2系統開環(huán)傳遞函數奈奎斯特圖的繪制(106)
4.3.3系統開環(huán)傳遞函數伯德圖的繪制(109)
4.3.4傳遞函數的實驗確定法(112)
4.4系統穩(wěn)定性的頻域分析(116)
4.4.1奈奎斯特穩(wěn)定性判據(116)
4.4.2伯德穩(wěn)定性判據(122)
4.4.3控制系統的相對穩(wěn)定性(124)
4.5系統動態(tài)性能的頻域指標(126)
4.5.1閉環(huán)系統的頻率特性(126)
4.5.2閉環(huán)頻域性能指標(128)
4.5.3開環(huán)系統頻域性能指標(130)
4.5.4用開環(huán)系統頻率特性分析閉環(huán)系統性能(131)
本章小結(132)
習題(133)
第5章控制系統的綜合與校正(138)
5.1校正的基本概念(138)
5.1.1控制系統的性能指標(138)
5.1.2控制系統的校正概念(139)
5.1.3系統常用校正方式(139)
5.2PID控制器(140)
5.2.1PID控制器(140)
5.2.2P控制(141)
5.2.3PI控制(142)
5.2.4PD控制(144)
5.2.5PID控制(145)
5.3PID控制器的實現(146)
5.3.1PD控制器(147)
5.3.2PI控制器(147)
5.3.3PID控制器(147)
5.4反饋校正(148)
5.4.1反饋校正的連接形式(148)
5.4.2反饋校正的特點(149)
5.5復合校正(149)
5.5.1順饋補償(150)
5.5.2前饋補償(151)
本章小結(151)
習題(152)
第6章控制系統計算機輔助設計(154)
6.1概述(154)
6.2硬盤控制分析與建模(155)
6.2.1硬盤工作原理(155)
6.2.2硬盤控制建模(158)
6.3MATLAB簡介(159)
6.3.1MATLAB簡介(159)
6.3.2MATLAB Simulink(161)
6.4硬盤控制系統校正(162)
6.4.1硬盤控制系統性能分析(162)
6.4.2硬盤控制系統時域校正(164)
6.4.3硬盤控制系統頻域校正(169)
6.5磁懸浮小球系統校正(171)
本章小結(175)
習題(175)
參考文獻(177)