自動控制原理

第1章自動控制系統(tǒng)概述1
11自動控制的基本原理2111自動控制問題的引出2112控制方式5
12自動控制系統(tǒng)的基本組成1
13自動控制系統(tǒng)實例11131函數(shù)記錄儀11132磁盤驅(qū)動讀取系統(tǒng)12133導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制13134機器人13
14自動控制系統(tǒng)的分類14141按給定輸入信號特征
分類14142按系統(tǒng)模型的數(shù)學(xué)特性
分類15143其他類型的分類16
15自動控制系統(tǒng)的基本要求16151穩(wěn)定性16152快速性17153準(zhǔn)確性17
16控制工程設(shè)計概論18161工程設(shè)計18162控制系統(tǒng)設(shè)計18163系統(tǒng)分析與設(shè)計工具
MATLAB19
17自動控制理論的發(fā)展概況20171早期的自動控制21172經(jīng)典控制理論21173現(xiàn)代控制理論22
18小結(jié)22
19習(xí)題23
第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型27
21控制系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型27211線性元件的微分方程28212控制系統(tǒng)微分方程的
建立33213線性系統(tǒng)的基本特性35214非線性系統(tǒng)的小偏差
線性化35
22線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)37221傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)37222典型元部件的傳遞函數(shù)42
23結(jié)構(gòu)圖及其等效變換48231結(jié)構(gòu)圖的組成與繪制48232結(jié)構(gòu)圖的等效變換51
24信號流圖及梅遜公式58241信號流圖的組成及性質(zhì)58242信號流圖的繪制59243梅遜增益公式61
25閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)64
26控制系統(tǒng)建模的MATLAB
方法65
27數(shù)學(xué)模型的實驗測定法67
28小結(jié)68
29習(xí)題69
第3章時域分析法73
31控制系統(tǒng)時間響應(yīng)的性能
指標(biāo)73311典型輸入信號73312時間響應(yīng)過程75313時域性能指標(biāo)75
32一階系統(tǒng)時域分析77321數(shù)學(xué)模型78322單位階躍響應(yīng)78323單位脈沖響應(yīng)79324單位斜坡響應(yīng)80
33二階系統(tǒng)時域分析82331數(shù)學(xué)模型82332單位階躍響應(yīng)83333動態(tài)性能指標(biāo)計算87334改善二階系統(tǒng)性能的常用
方法95
34高階系統(tǒng)時域分析101341高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)101342閉環(huán)主導(dǎo)極點和動態(tài)性能
分析105
35穩(wěn)定性分析107351穩(wěn)定的概念和定義107352穩(wěn)定的充要條件108353穩(wěn)定的代數(shù)判據(jù)109
36穩(wěn)態(tài)誤差分析115361誤差與穩(wěn)態(tài)誤差116362給定信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
計算117363擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
計算121364提高控制精度的措施123
37小結(jié)126
38習(xí)題127
第4章根軌跡分析法133
41根軌跡的基本概念133411根軌跡圖133412閉環(huán)零極點與開環(huán)零極點的
關(guān)系135413根軌跡方程137
42根軌跡的繪制法則138
43其他形式的根軌跡151431參數(shù)根軌跡151432零度根軌跡153
44基于MATLAB的根軌跡圖
繪制156
45根軌跡分析158451閉環(huán)零極點與時間
響應(yīng)158452系統(tǒng)性能的定性分析159
46小結(jié)165
47習(xí)題166
第5章基本控制律與機器人關(guān)節(jié)角
控制分析170
51基本控制律分析171511比例(Ｐ)控制171512比例微分(PD)控制171513比例積分(PI)控制172514比例積分微分(PID)
控制173
52線性系統(tǒng)時域仿真的MATLAB
方法176521基于腳本文件的仿真176522基于模型文件的仿真178
53PID控制器的參數(shù)整定182531衰減曲線法182532穩(wěn)定邊界法183533其他方法183
54機器人關(guān)節(jié)角控制系統(tǒng)設(shè)計
與分析184541某ARMⅡ電動肩關(guān)節(jié)角
控制系統(tǒng)185542PID控制律設(shè)計186543斜坡型輸入指令響應(yīng)189
55小結(jié)190
56習(xí)題191
第6章頻域分析法193
61頻率特性193611頻率特性的基本概念193612頻率特性的圖形表示196
62典型環(huán)節(jié)的頻率特性199621比例環(huán)節(jié)199622積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)199623慣性環(huán)節(jié)和一階微分
環(huán)節(jié)201624振蕩環(huán)節(jié)與二階微分
環(huán)節(jié)203625延遲環(huán)節(jié)206
目錄63開環(huán)系統(tǒng)頻率特性圖
繪制207631開環(huán)伯德圖的繪制207632開環(huán)極坐標(biāo)圖的近似
繪制211633最小相位系統(tǒng)214
64頻域穩(wěn)定性判據(jù)217641幅角原理217642奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)219
65穩(wěn)定裕度225651相位裕度225652幅值裕度226
66閉環(huán)頻率特性228
67基于MATLAB的頻率特性
圖繪制229
68頻率特性分析232681三頻段的概念232682開環(huán)頻域指標(biāo)與時域指標(biāo)的
關(guān)系233683閉環(huán)頻域指標(biāo)與時域指標(biāo)的
關(guān)系235
69小結(jié)237
610習(xí)題238
第7章控制系統(tǒng)的綜合與校正242
71系統(tǒng)校正的基本概念242711性能指標(biāo)243712校正方式243713校正設(shè)計方法245
72常用串聯(lián)校正裝置及其
特性246721超前校正網(wǎng)絡(luò)246722滯后校正網(wǎng)絡(luò)249723滯后超前校正
網(wǎng)絡(luò)252
73串聯(lián)校正的頻域法設(shè)計254731串聯(lián)超前校正設(shè)計254732串聯(lián)滯后校正設(shè)計260733串聯(lián)滯后超前設(shè)計265734期望開環(huán)對數(shù)幅頻特性
設(shè)計法268
74反饋校正與復(fù)合校正269741反饋校正的原理與
特點269742復(fù)合校正272
75小結(jié)275
76習(xí)題275
第8章非線性系統(tǒng)279
81控制系統(tǒng)的非線性特性279811典型的非線性特性279812非線性系統(tǒng)的若干
特征281813非線性控制系統(tǒng)的分析與
設(shè)計方法283
82描述函數(shù)法283821描述函數(shù)定義283822典型非線性特性的描述
函數(shù)285823非線性系統(tǒng)描述函數(shù)法
分析288
83相平面法291831相平面法的基本概念291832相平面圖的繪制292833相軌跡的基本特性294
834非線性系統(tǒng)的相平面法
分析296
84非線性系統(tǒng)分析的MATLAB
方法299
85小結(jié)301
86習(xí)題302
第9章離散控制系統(tǒng)304
91離散控制系統(tǒng)基本
概念304911采樣控制系統(tǒng)304912數(shù)字控制系統(tǒng)305913離散控制系統(tǒng)的特點306
92信號采樣和復(fù)現(xiàn)306921信號采樣306922采樣信號頻譜分析307923香農(nóng)采樣定理308924信號復(fù)現(xiàn)308
93z變換及反變換310931z變換定義310932z變換的求法311933z變換的性質(zhì)312934z反變換313
94離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型315941差分方程315942脈沖傳遞函數(shù)316
95離散控制系統(tǒng)性能分析323951離散控制系統(tǒng)的
穩(wěn)定性323952離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)
誤差327953離散系統(tǒng)動態(tài)性能330
96線性離散系統(tǒng)分析的MATLAB
方法332
97小結(jié)335
98習(xí)題335
附錄A拉氏變換概述337
A1拉普拉斯變換的定義337
A2幾種典型函數(shù)的拉氏
變換337A21單位階躍函數(shù)1(t)的
拉氏變換337A22指數(shù)函數(shù)f(t)=e－at的
拉氏變換338A23正弦函數(shù)與余弦函數(shù)的拉氏
變換338A24單位脈沖函數(shù)δ(t)的拉氏
變換339A25單位斜坡函數(shù)的拉氏
變換339A26單位加速度函數(shù)的拉氏
變換340
A3拉氏變換的主要定理340A31疊加定理341A32微分定理341A33積分定理341A34復(fù)數(shù)位移定理342A35終值定理342
A4拉普拉斯反變換344
A5應(yīng)用拉氏變換解線性微分
方程347
附錄B精選習(xí)題詳解349
B1第1章習(xí)題349
B2第2章習(xí)題350
B3第3章習(xí)題352
B4第4章習(xí)題355
B5第6章習(xí)題357
B6第7章習(xí)題361
B7第8章習(xí)題362
B8第9章習(xí)題365
參考文獻368