自動控制原理

第1章 引論
1. 1 開環(huán)控制和閉環(huán)控制
1. 1. 1 開環(huán)控制
1. 1. 2 閉環(huán)控制 反饋控制
1. 2 自動控制系統(tǒng)的組成及術(shù)語
1, 3 自動控制系統(tǒng)的類型
1. 3. 1 按信號流向劃分
1. 3. 2 按系統(tǒng)輸入信號劃分
1. 3. 3 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)
1. 3. 4 定常系統(tǒng)和時變系統(tǒng)
1. 3. 5 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)
1. 3. 6 單輸入單輸出系統(tǒng)與多輸入多輸出系統(tǒng)
1. 4 自動控制系統(tǒng)性能的基本要求
1, 5 自動控制課程的主要任務(wù)
1. 5. 1 階躍函數(shù)
1. 5. 2 斜坡函數(shù) 等速度函數(shù)
l. 5. 3 拋物線函數(shù) 等加速度函數(shù)
1. 5. 4 脈沖函數(shù)
1. 5. 5 正弦函數(shù)
1. 6 自動控制系統(tǒng)實(shí)例
l. 6. 1 造紙機(jī)分部傳動控制系統(tǒng)
1. 6. 2 谷物濕度控制系統(tǒng)
1. 6. 3 烘烤爐溫度控制系統(tǒng)
本章小結(jié)
習(xí)題
第2章 線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2. 1 線性系統(tǒng)的微分方程
2. 2 微分方程的線性化
2. 3 傳遞函數(shù)
2. 3. 1 傳遞函數(shù)
2. 3. 2 傳遞函數(shù)的特點(diǎn)
2. 3. 3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2. 4 方框圖
2. 4. 1 方框圖
2. 4. 2 系統(tǒng)方框圖的構(gòu)成
2. 4. 3 環(huán)節(jié)間的連接
2. 4. 4 方框圖的變換和簡化
2. 5 信號流圖
2. 5. 1 信號流圖的定義
2. 5. 2 系統(tǒng)的信號流圖
2. 5, 3 信號流圖的定義和術(shù)語
2. 5. 4 信號流圖的性質(zhì)
2. 5. 5 信號流圖的簡化
2. 5. 6 信號流圖的增益公式
2. 6 MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示
2. 6. 1 傳遞函數(shù)
2. 6. 2 傳遞函數(shù)的特征根及零極點(diǎn)圖
2. 6. 3 控制系統(tǒng)的方框圖模型
2. 6. 4 控制系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型
2. 6. 5 狀態(tài)空間表達(dá)式
本章小結(jié)
習(xí)題
第3章 控制系統(tǒng)的時域分析
3. 1 線性定常系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3. 2 控制系統(tǒng)時域響應(yīng)的性能指標(biāo)
3. 2. 1 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)
3. 2. 2 動態(tài)性能指標(biāo)
3. 3 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3. 3. 1 穩(wěn)定性的概念
3. 3. 2 線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3. 3. 3 勞斯判據(jù)
3. 3. 4 赫爾維茨判據(jù)
3. 3. 5 系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定性的影響
3. 3. 6 相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量
3. 4 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3. 4. 1 誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義
3. 4. 2 穩(wěn)態(tài)誤差分析
3. 4. 3 穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算
3. 4. 4 應(yīng)用靜態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算給定信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
3. 4. 5 擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系
3. 4. 6 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的途徑
3. 5 一階系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3. 5. 1 數(shù)學(xué)模型
3. 5. 2 單位階躍響應(yīng)
3. 5. 3 性能指標(biāo)
3. 5. 4 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3. 6 二階系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3. 6. l 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3. 6. 2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3. 6. 3 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3. 7 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
3. 7. 1 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
3. 7. 2 高階系統(tǒng)的降階
3. 7. 3 零極點(diǎn)對階躍響應(yīng)的影響
3. 8 用MATLAB和Simulink進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析
3. 8. 1 單位脈沖響應(yīng)
3. 8. 2 單位階躍響應(yīng)
3. 8. 3 斜坡響應(yīng)
3. 8. 4 任意函數(shù)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)
3. 8. 5 Simulink中的時域響應(yīng)舉例
本章小結(jié)
習(xí)題
第4章 根軌跡法
4. 1 根軌跡的基本概念
4. 2 繪制典型根軌跡
4. 3 特殊根軌跡圖
4. 4 用MATLAB繪制根軌跡圖
4. 5 控制系統(tǒng)的根軌跡分析
本章小結(jié)
習(xí)題
第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析
5. 1 頻率特性
5. 1. 1 頻率特性概述
5. 1. 2 頻率特性的求取
5. 1. 3 頻域性能指標(biāo)
5. 2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5. 2. 1 概述
5. 2. 2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5. 3 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性
5. 3. 1 系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性
5. 3. 2 系統(tǒng)開環(huán)極坐標(biāo)圖 奈氏圖
5. 3. 3 最小相位和非最小相位系統(tǒng)
5. 4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5. 4. 1 映射定理
5. 4. 2 Nyquist軌跡及其映射
5. 4. 3 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)
5. 4. 4 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)二
5. 4. 5 Nyquist對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
5. 5 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
5. 5. l 增益裕度
5. 5. 2 相角裕量
5. 5. 3 用幅相頻率特性曲線分析系統(tǒng)穩(wěn)定性
5. 6 閉環(huán)頻率特性
5. 6. 1 等M圓 等幅值軌跡
5. 6. 2 等N圓 等相角軌跡
5. 6. 3 利用等M圓和等N圓求單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性
5. 6. 4 非單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性
5. 7 用頻率特性分析系統(tǒng)品質(zhì)
5. 7. 1 閉環(huán)頻域性能指標(biāo)與時域性能指標(biāo)的關(guān)系
5. 7. 2 開環(huán)頻率特性與時域響應(yīng)的關(guān)系
5. 8 MATLAB頻域特性分析
5. 8. 1 Bode圖
5. 8, 2 Nyquist圖
5. 8. 3 Nichols圖
本章小結(jié)
習(xí)題
第6章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正
6. 1 概述
6. 1. 1 系統(tǒng)的性能指標(biāo)
6. 1. 2 系統(tǒng)的校正
6. 2 線性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律
6. 2. 1 比例 P 控制作用
6. 2. 2 比例微分 PD 控制作用
6, 2. 3 積分 I 控制作用
6. 2. 4 比例積分微分 PID 控制作用
6. 3 校正裝置及其特性
6. 3. 1 超前校正裝置
6. 3. 2 滯后校正裝置
6. 3. 3 滯后-超前校正裝置
6. 4 采用根軌跡法進(jìn)行串聯(lián)校正
6. 4. 1 串聯(lián)超前校正
6. 4. 2 串聯(lián)滯后校正
6. 4. 3 滯后-超前校正
6. 5 頻率法進(jìn)行串聯(lián)校正
6. 5. 1 頻率法的串聯(lián)超前校正
6. 5. 2 頻率法的串聯(lián)滯后校正
6. 5. 3 頻率法的串聯(lián)滯后-超前校正
6. 5. 4 按期望特性對系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正
6. 6 反饋校正
6. 6. 1 比例負(fù)反饋校正
6. 6. 2 微分負(fù)反饋校正
6. 6. 3 反饋校正的設(shè)計(jì)
6. 7 復(fù)合校正
6. 7. 1 反饋控制與前饋校正的復(fù)合控制
6. 7. 2 反饋控制與擾動補(bǔ)償校正的復(fù)合控制
6. 8 基于MATLAB和Simulink的線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6. 8. 1 相位超前校正
6. 8. 2 相位滯后校正
6. 8. 3 Simulink下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正
本章小結(jié)
習(xí)題
第7章 非線性系統(tǒng)分析
7. 1 常見非線性特性
7. 1. 1 死區(qū)特性
7. 1. 2 飽和特性
7. 1. 3 繼電特性
7. 1. 4 間隙特性
7. 2 相平面法
7. 2. 1 相平面的基本概念
7. 2. 2 相軌跡圖
7. 3 線性系統(tǒng)的相軌跡
7. 3. 1 二階線性系統(tǒng)的相軌跡
7, 3. 2 奇點(diǎn)的穩(wěn)定性
7. 4 非線性系統(tǒng)的相平面分析
7. 4. 1 具有飽和特性的非線性系統(tǒng)
7. 4. 2 具有繼電特性的非線性系統(tǒng)
7. 5 描述函數(shù)法
7. 5. 1 描述函數(shù)定義
7. 5. 2 描述函數(shù)的計(jì)算
7. 5. 3 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析
7. 6 基于Simulink的非線性系統(tǒng)分析
本章小結(jié)
習(xí)題
第8章 采樣控制系統(tǒng)
8. 1 概述
8. 2 采樣過程與采樣定理
8. 3 采樣信號保持器
8. 3. 1 零階保持器
8. 3. 2 一階保持器
8. 4 Z變換
8. 4. 1 Z變換定義
8. 4. 2 Z變換方法
8. 4. 3 Z變換性質(zhì)
8. 4. 4 Z反變換
8. 5 采樣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
8. 5. 1 線性常系數(shù)差分方程
8. 5. 2 差分方程求解
8. 5. 3 脈沖傳遞函數(shù) Z傳遞函數(shù)
8. 6 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
8. 6. 1 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定條件
8. 6. 2 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
8. 6. 3 朱利穩(wěn)定判據(jù)
8. 6. 4 采樣周期與開環(huán)增益對穩(wěn)定性的影響
8. 7 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
8. 7. 1 單位階躍輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差
8. 7. 2 單位斜坡輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差
8. 7. 3 單位加速度輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差
8. 8 采樣系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)與脈沖傳遞函數(shù)零. 極點(diǎn)分布的關(guān)系
8. 9 采樣系統(tǒng)的校正
8. 9. 1 數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)
8. 9. 2 最少拍系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
8. 9. 3 求取數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)
8. 9. 4 關(guān)于閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) z 或 z 的討論
8. 10 MATLAB在采樣系統(tǒng)中的應(yīng)用
8. 10. 1 連續(xù)系統(tǒng)的離散化
8. 10. 2 求采樣系統(tǒng)的響應(yīng)
本章小結(jié)
習(xí)題
附錄A 控制系統(tǒng)的Simulink基礎(chǔ)知識
附錄B 常用函數(shù)的拉普拉斯變換表
附錄C 常用函數(shù)的Z變換表
附錄D 本書所用的MATLAB和Simulink命令
附錄E 控制理論術(shù)語中英文對照
參考文獻(xiàn)