控制工程導論

前言
1 自動控制的一般概念
1.1 控制、自動控制及自動控制系統(tǒng)
1.2 自動控制的基本控制方式
1.2.1 開環(huán)控制
1.2.2 反饋控制
1.2.3 復合控制
1.3 反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及分類
1.3.1 反饋控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
1.3.2 反饋控制系統(tǒng)分類
1.4 控制工程基礎概要
1.4.1 系統(tǒng)建模
1.4.2 系統(tǒng)分析
1.4.3 自動控制系統(tǒng)校正
2 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
2.1 控制系統(tǒng)的時域數(shù)學模型
2.1.1 控制系統(tǒng)時域數(shù)學模型建立的基本方法
2.1.2 控制系統(tǒng)時域數(shù)學模型建立示例
2.1.3 非線性微分方程線性化
2.2 控制系統(tǒng)的復數(shù)域數(shù)學模型
2.2.1 傳遞函數(shù)
2.2.2 典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)
2.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及其簡化
2.3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖基本單元、概念及畫法
2.3.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖簡化
2.4 控制系統(tǒng)的信號流圖
2.4.1 系統(tǒng)信號流圖畫法
2.4.2 根據(jù)系統(tǒng)的信號流圖求取閉環(huán)傳遞函數(shù)
小結(jié)
習題
3 線性定常系統(tǒng)的時域分析法
3.1 典型輸入信號
3.2 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.2.1 穩(wěn)定性的概念
3.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件
3.2.3 系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)
3.2.4 勞斯-赫爾維茨判據(jù)應用
3.3 線性定常系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
3.3.1 典型二階系統(tǒng)動態(tài)性能分析
3.3.2 典型二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標
3.3.3 改善典型二階系統(tǒng)動態(tài)性能的方法
3.3.4 高階系統(tǒng)動態(tài)性能分析
3.4 線性定常系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
3.4.1 系統(tǒng)誤差及系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念
3.4.2 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
3.4.3 反饋系統(tǒng)在擾動作用下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
3.4.4 復合控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
小結(jié)
習題
4 線性系統(tǒng)的根軌跡
4.1 根軌跡與根軌跡方程
4.1.1 根軌跡
4.1.2 根軌跡中系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)零極點與開環(huán)傳遞函數(shù)零極點的關系
4.1.3 根軌跡方程
4.2 根軌跡繪制的基本法則
4.3 系統(tǒng)根軌跡的繪制實例
4.4 系統(tǒng)性能的根軌跡分析
4.4.1 系統(tǒng)性能的定性分析
4.4.2 附加開環(huán)零點對系統(tǒng)性能的改善
小結(jié)
習題
5 線性定常系統(tǒng)的頻域分析法
5.1 頻率特性的基本概念及幾何表示方法
5.1.1 頻率特性的基本概念
5.1.2 頻率特性的幾何表示方法
5.2 典型環(huán)節(jié)頻率特性繪制及特點
5.2.1 比例環(huán)節(jié)
5.2.2 慣性環(huán)節(jié)
5.2.3 積分環(huán)節(jié)
5.2.4 微分環(huán)節(jié)
5.2.5 振蕩環(huán)節(jié)
5.2.6 不穩(wěn)定慣性環(huán)節(jié)
5.3 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性繪制
5.3.1 開環(huán)頻率特性繪制方法
5.3.2 開環(huán)對數(shù)幅頻特性及對數(shù)相頻特性繪制
5.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻域判據(jù)
5.4.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.2 對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
5.5 系統(tǒng)穩(wěn)定裕度
5.6 小相位系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性與閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能的關系
5.6.1 低頻段與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的關系
5.6.2 斜率對的影響
5.6.3 開環(huán)增益K對的影響
5.6.4 與系統(tǒng)動態(tài)性能的關系
小結(jié)
習題
6 線性定常系統(tǒng)的校正
6.1 線性定常系統(tǒng)校正的概念、方式和方法
6.1.1 線性定常系統(tǒng)校正的概念
6.1.2 線性定常系統(tǒng)校正的方式
6.1.3 線性定常系統(tǒng)校正的方法
6.2 常用校正裝置及其控制規(guī)律
6.2.1 超前校正及其裝置
6.2.2 滯后校正及其裝置
6.2.3 滯后超前校正及其裝置
6.3 應用頻域分析法進行串聯(lián)校正的基本方法及步驟
6.4 工程設計方法
6.4.1 典型“I”型系統(tǒng)設計方法
6.4.2 典型“II”型系統(tǒng)設計方法
6.5 線性定常系統(tǒng)的復合控制校正
小結(jié)
習題
7 線性采樣系統(tǒng)分析
7.1 離散采樣系統(tǒng)的基本概念
7.2 z變換理論
7.2.1 z變換定義
7.2.2 典型信號的z變換
7.2.3 z變換定理
7.2.4 z變換說明
7.2.5 z變換的局限性
7.3 采樣與信號保持
7.3.1 采樣過程數(shù)學描述
7.3.2 采樣定理
7.3.3 信號的復現(xiàn)與保持器
7.4 脈沖傳遞函數(shù)
7.4.1 脈沖傳遞函數(shù)的定義
7.4.2 脈沖傳遞函數(shù)與差分方程的關系
7.4.3 脈沖傳遞函數(shù)的求法
7.4.4 串聯(lián)環(huán)節(jié)的脈沖傳遞函數(shù)
7.4.5 有零階保持器的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)
7.4.6 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
7.5 離散采樣系統(tǒng)的性能分析
7.5.1 離散采樣系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
7.5.2 離散采樣系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計算
7.5.3 離散采樣系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
7.6 離散采樣系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)的性能對比
小結(jié)
習題
8 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
8.1 狀態(tài)空間分析法的基本概念
8.2 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的建立
8.2.1 利用系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間方程
8.2.2 利用系統(tǒng)傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間方程
8.2.3 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程與傳遞函數(shù)的關系
8.2.4 狀態(tài)空間方程之間的轉(zhuǎn)換