控制工程基礎

第1章 緒論
1.1 控制工程概述
1.2 控制系統(tǒng)的結構
1.2.1 開環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.3 反饋控制系統(tǒng)的組成
1.3 控制系統(tǒng)的基本類型
1.3.1 按輸入信號的特征分類
1.3.2 按控制器的實現(xiàn)方式分類
1.3.3 按有無誤差分類
1.4 對控制系統(tǒng)的基本要求
1.4.1 穩(wěn)定性
1.4.2 快速性
1.4.3 準確性
習題
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
2.1 控制系統(tǒng)的微分方程
2.1.1 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)
2.1.2 微分方程的建立
2.1.3 微分方程的求解
2.2 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.2.1 傳遞函數(shù)的定義
2.2.2 傳遞函數(shù)的特點
2.2.3 傳遞函數(shù)的形式
2.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.3.1 比例環(huán)節(jié)
2.3.2 微分環(huán)節(jié)
2.3.3 積分環(huán)節(jié)
2.3.4 慣性環(huán)節(jié)
2.3.5 一階微分環(huán)節(jié)
2.3.6 二階振蕩環(huán)節(jié)
2.3.7 二階微分環(huán)節(jié)
2.3.8 延時環(huán)節(jié)
2.4 控制系統(tǒng)的函數(shù)方框圖模型
2.4.1 控制系統(tǒng)的基本連接方式
2.4.2 擾動作用下的閉環(huán)控制系統(tǒng)
2.4.3 函數(shù)方框圖的繪制
2.4.4 函數(shù)方框圖的簡化
2.5 典型系統(tǒng)的數(shù)學模型分析
2.5.1 機械系統(tǒng)
2.5.2 電氣系統(tǒng)
2.5.3 機電液系統(tǒng)
習題
第3章 控制系統(tǒng)的時域分析
3.1 控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應
3.1.1 典型輸入信號
3.1.2 時間響應及其組成
3.1.3 控制系統(tǒng)的時域性能指標
3.2 一階系統(tǒng)的時間響應
3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學模型
3.2.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應
3.3 二階系統(tǒng)的時間響應
3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學模型
3.3.2 二階系統(tǒng)的時間響應
3.3.3 二階系統(tǒng)的時域性能指標
3.4 高階系統(tǒng)的時間響應
3.4.1 高階系統(tǒng)的時間響應分析
3.4.2 高階系統(tǒng)的性能分析
習題
第4章 控制系統(tǒng)的頻率特性分析
4.1 頻率特性的基本概念
4.1.1 頻率響應
4.1.2 頻率特性及其求取方法
4.1.3 頻率特性的圖形表示法
4.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
4.2.1 比例環(huán)節(jié)
4.2.2 積分和微分環(huán)節(jié)
4.2.3 一階環(huán)節(jié)
4.2.4 二階環(huán)節(jié)
4.2.5 延時環(huán)節(jié)
4.3 控制系統(tǒng)的頻率特性分析
4.3.1 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性圖
4.3.2 系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性圖
4.3.3 最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)
4.4 閉環(huán)系統(tǒng)的頻域分析
4.4.1 閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性圖
4.4.2 由開環(huán)頻率特性估計閉環(huán)頻率特性
4.4.3 閉環(huán)系統(tǒng)頻域性能分析
習題
第5章 控制系統(tǒng)的性能分析
5.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.1.1 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念
5.1.2 代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
5.1.3 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻域判據(jù)
5.1.4 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性分析
5.2 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析
5.2.1 系統(tǒng)誤差和誤差傳遞函數(shù)
5.2.2 系統(tǒng)靜態(tài)誤差的計算
5.2.3 動態(tài)誤差分析
5.2.4 系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性與閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差的關系
5.3 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
5.3.1 系統(tǒng)動態(tài)性能與開環(huán)頻率特性間的關系
5.3.2 系統(tǒng)動態(tài)性能與閉環(huán)頻率特性間的關系
習題
第6章 控制系統(tǒng)的綜合與校正
6.1 控制系統(tǒng)校正概述
6.2 控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正
6.2.1 相位超前校正
6.2.2 相位滯后校正
6.2.3 滯后一超前校正
6.2.4 PID校正
6.3 控制系統(tǒng)的并聯(lián)校正
6.3.1 反饋校正
6.3.2 順饋校正
習題
第7章 采樣控制系統(tǒng)分析基礎
7.1 概述
7.2 信號的采樣與復原
7.2.1 信號的采樣
7.2.2 信號的復原
7.3 z變換
7.3.1 z變換的定義
7.3.2 z變換的性質
7.3.3 z反變換
7.4 線性離散系統(tǒng)的差分方程
7.4.1 差分方程的數(shù)學描述
7.4.2 差分方程的求解
7.5 脈沖傳遞函數(shù)
7.5.1 脈沖傳遞函數(shù)的定義
7.5.2 脈沖傳遞函數(shù)的求解方法
7.5.3 脈沖傳遞函數(shù)的連接方式
7.5.4 閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
7.6 采樣控制系統(tǒng)的性能分析
7.6.1 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
7.6.2 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性分析
7.6.3 采樣控制系統(tǒng)的動態(tài)特性分析
習題
第8章 基于MATLAB語言的控制系統(tǒng)分析
8.1 MATLAB語言簡介
8.1.1 基本操作及命令
8.1.2 MATLAB函數(shù)
8.1.3 繪制響應曲線
8.1.4 MATLAB語言的聯(lián)機幫助功能
8.2 數(shù)學模型的MATLAB描述
8.2.1 連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學模型的MATLAB表示
8.2.2 離散系統(tǒng)數(shù)學模型的MATLAB表示
8.2.3 模型之間的轉換
8.2.4 控制系統(tǒng)的建模
8.2.5 simulink建模方法——復雜系統(tǒng)的模型處理方法
8.3 控制系統(tǒng)的性能分析
8.3.1 控制系統(tǒng)的時域分析
8.3.2 控制系統(tǒng)的頻域分析
8.3.3 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
8.4 控制系統(tǒng)的校正
習題
附錄A 拉普拉斯變換
一、拉普拉斯變換
二、拉普拉斯變換的基本定理
三、拉普拉斯反變換
四、拉普拉斯變換應用舉例
參考文獻