自動控制原理（第2版）

1 緒論
1.1自動控制理論的形成與發(fā)展
1.1.1 經(jīng)典控制理論階段
1.1.2現(xiàn)代控制理論階段
1.1.3智能控制理論階段
1.2自動控制系統(tǒng)的基本概念
1.2.1人工控制與自動控制的比較
1.2.2開環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.3閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.2.4復(fù)合控制系統(tǒng)
1.3自動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成
1.3.1自動控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)
1.3.2自動控制系統(tǒng)的基本變量
1.4自動控制系統(tǒng)的分類
1.4.1線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)
1.4.2連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)
1.4.3恒值系統(tǒng)與隨動系統(tǒng)
1.4.4單輸入、輸出系統(tǒng)與多輸入、輸出系統(tǒng)
1.4.5確定性系統(tǒng)與不確定性系統(tǒng)
1.4.6集中參數(shù)系統(tǒng)與分布參數(shù)系統(tǒng)
1.5自動控制系統(tǒng)的基本要求
1.5.1穩(wěn)定系統(tǒng)的判別及穩(wěn)定性的要求
1.5.2動態(tài)特性
1.5.3靜態(tài)特性
1.6教學(xué)內(nèi)容與要求
1.6.1教學(xué)內(nèi)容
1.6.2基本要求
本章小結(jié)
習(xí)題

2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1線性系統(tǒng)的微分方程
2.2非線性系統(tǒng)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傳遞函數(shù)的基本性質(zhì)
2.3.3典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.4方框圖及其變換
2.4.1方框圖
自動控制原理
2.4.2方框圖的等效變換
2.5信號流圖及其應(yīng)用
2.5.1信號流圖的定義與術(shù)語
2.5.2信號流圖的基本性質(zhì)
2.5.3信號流圖的繪制
2.5.4信號流圖的梅森公式
2.6控制系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)
2.6.1系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)
2.6.2系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.6.3系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)
2.7用Matlab處理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
2.7.1多項式求根
2.7.2傳遞函數(shù)
2.7.3零極點模型
2.7.4方框圖
本章小結(jié)
習(xí)題

3 控制系統(tǒng)的時域分析
3.1典型輸入信號
3.2線性定常系統(tǒng)的時域響應(yīng)與性能指標(biāo)
3.2.1線性定常系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3.2.2控制系統(tǒng)時域響應(yīng)的性能指標(biāo)
3.3一階系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3.3.1一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.3.2一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3.3.3線性定常系統(tǒng)的重要特性
3.4二階系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3.4.1二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.4.2二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.4.3二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3.4.4二階系統(tǒng)的斜坡響應(yīng)
3.5高階系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3.5.1高階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)
3.5.2閉環(huán)主導(dǎo)極點
3.6線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.6.1控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念與條件
3.6.2線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.6.3勞斯穩(wěn)定判據(jù)
3.6.4勞斯穩(wěn)定判據(jù)的特殊情況
3.6.5赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)
3.6.6穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用
3.6.7相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度
3.7系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.7.1誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念
3.7.2系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
3.7.3動態(tài)誤差系數(shù)
3.7.4改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的途徑
3.8用Matlab和Simulink進行瞬態(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)
本章小結(jié)
習(xí)題

4 根軌跡法
4.1根軌跡法的概念
4.2根軌跡方程
4.3常規(guī)根軌跡及其繪制
4.3.1根軌跡的起點和終點
4.3.2根軌跡的分支數(shù)、對稱性和連續(xù)性
4.3.3根軌跡的漸近線
4.3.4實軸上的根軌跡
4.3.5根軌跡的分離點
4.3.6根軌跡的出射角與入射角
4.3.7根軌跡與虛軸的交點
4.3.8閉環(huán)極點的和與積
4.3.9開環(huán)根軌跡增益Kg的求取
4.3.10繪制根軌跡的一般步驟
4.4廣義根軌跡及其繪制
4.4.1參數(shù)根軌跡
4.4.2零度根軌跡
4.5用根軌跡分析控制系統(tǒng)
4.5.1基于根軌跡的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
4.5.2基于根軌跡的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析
4.5.3基于根軌跡的系統(tǒng)動態(tài)性能分析
4.5.4增加零、極點對根軌跡的影響
4.6用Matlab繪制根軌跡
本章小結(jié)
習(xí)題

5 控制系統(tǒng)的頻域分析
5.1頻率特性的基本概念
5.1.1頻率特性的概念
5.1.2頻率特性的表示方法
5.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.1比例環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.2慣性環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.3積分環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.4微分環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.5振蕩環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.6二階微分環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.7時滯環(huán)節(jié)的頻率特性
5.3系統(tǒng)開環(huán)頻率特性
5.3.1開環(huán)幅相頻率特性曲線的繪制
5.3.2開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線的繪制
5.3.3開環(huán)對數(shù)幅頻特性低頻段特點與系統(tǒng)型別的關(guān)系
5.3.4最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)
5.4奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.1輻角原理
5.4.2奈氏判據(jù)
5.4.3奈氏判據(jù)在Bode圖中的應(yīng)用
5.5控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
5.5.1相位裕度
5.5.2增益裕度
5.5.3開環(huán)對數(shù)頻率特性與相對穩(wěn)定性的關(guān)系
5.6閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性
5.6.1開環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性的關(guān)系
5.6.2 等M圓圖和等N圓圖
5.6.3尼柯爾斯圖線
5.6.4非單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性
5.7頻域性能指標(biāo)與時域性能指標(biāo)的關(guān)系
5.7.1開環(huán)頻域性能指標(biāo)和時域性能指標(biāo)的關(guān)系
5.7.2閉環(huán)頻域性能指標(biāo)與時域性能指標(biāo)的關(guān)系
5.8用Matlab進行頻域分析
5.8.1頻率特性圖的繪制
5.8.2相位裕度和增益裕度的計算
5.8.3諧振峰值、諧振頻率和系統(tǒng)帶寬的計算
本章小結(jié)
習(xí)題

6 控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計
6.1控制系統(tǒng)校正的概念
6.2基本控制規(guī)律分析
6.2.1比例（P）控制規(guī)律
6.2.2比例加微分（PD）控制規(guī)律
6.2.3積分（I）控制規(guī)律
6.2.4比例加積分（PI）控制規(guī)律
6.2.5比例加積分加微分（PID）控制規(guī)律
6.3常用校正裝置及其特性
6.3.1相位超前校正裝置
6.3.2相位滯后校正裝置
6.3.3相位滯后超前校正裝置
6.4頻率法串聯(lián)校正
6.4.1超前校正
6.4.2滯后校正
6.4.3滯后超前校正
6.4.4按系統(tǒng)期望頻率特性進行校正
6.5根軌跡法串聯(lián)校正
6.5.1超前校正
6.5.2滯后校正
6.5.3滯后超前校正
6.6反饋校正及其參數(shù)確定
6.6.1反饋的功能
6.6.2根軌跡法確定反饋校正參數(shù)
6.7用Matlab進行控制系統(tǒng)的校正
6.7.1相位超前校正裝置
6.7.2相位滯后校正裝置
6.7.3滯后超前校正裝置
本章小結(jié)
習(xí)題

7 非線性控制系統(tǒng)
7.1非線性系統(tǒng)概述
7.1.1典型非線性特性
7.1.2非線性系統(tǒng)的基本特征
7.1.3非線性系統(tǒng)的分析方法
7.2描述函數(shù)法
7.2.1描述函數(shù)法的基本概念
7.2.2典型非線性特性的描述函數(shù)
7.2.3用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性
7.3相平面法
7.3.1相平面法的基本概念
7.3.2相軌跡的繪制
7.3.3相平面分析
7.4用Matlab進行非線性控制系統(tǒng)分析
本章小結(jié)
習(xí)題

8 離散控制系統(tǒng)
8.1離散系統(tǒng)的基本概念
8.1.1離散控制系統(tǒng)的定義
8.1.2離散控制系統(tǒng)的特點
8.1.3離散控制系統(tǒng)的研究方法
8.2信號的采樣與保持
8.2.1采樣過程及其數(shù)學(xué)描述
8.2.2采樣定理
8.2.3信號的復(fù)現(xiàn)與零階保持器
8.3z變換理論
8.3.1z變換的定義
8.3.2z變換的方法
8.3.3z變換基本定理
8.3.4z反變換
8.4離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
8.4.1差分方程
8.4.2脈沖傳遞函數(shù)
8.4.3差分方程和脈沖傳遞函數(shù)的關(guān)系
8.5離散控制系統(tǒng)的分析
8.5.1離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
8.5.2離散控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
8.5.3離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
8.6離散控制系統(tǒng)的數(shù)字校正
8.6.1數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)
8.6.2最少拍系統(tǒng)設(shè)計
8.7應(yīng)用Matlab分析離散控制系統(tǒng)
本章小結(jié)
習(xí)題
參考文獻