目    录

 

第1章  自动控制的一般概念与

数学基础 1

概述 1

1.1  自动控制系统的基本原理 2

1.2  自动控制的基本方式 5

1.2.1  开环控制系统 5

1.2.2  闭环控制系统 6

1.2.3  复合控制系统 8

1.3  对控制系统性能的基本要求 9

1.4  自动控制系统的类型 11

1.4.1  按系统的特性分类 11

1.4.2  按信号的传递是否连续

分类 11

1.4.3  按给定量的特征分类 11

1.5  复数及其表示 12

1.5.1  复数及其代数运算 12

1.5.2  复数的表示 13

1.5.3  复数的乘幂与方根 16

1.6  拉普拉斯变换及其应用 17

1.6.1  拉氏变换的概念 17

1.6.2  拉氏变换的性质 19

1.6.3  拉氏反变换 23

1.6.4  拉氏变换应用举例 28

1.7  傅里叶变换 31

1.7.1  傅里叶积分 31

1.7.2  傅里叶变换的概念 32

1.7.3  傅里叶变换的性质 33

小结 34

习题 34

第2章  连续控制系统的数学模型 36

概述 36

2.1  控制系统数学模型的概念 37

2.1.1  数学模型的类型 37

2.1.2  数学模型的特点 37

2.1.3  建立数学模型的方法 38

2.2  控制系统的动态微分方程 39

2.2.1  列写动态微分方程的

一般方法 39

2.2.2  非线性元件微分方程的

线性化 42

2.3  控制系统的传递函数 45

2.3.1  传递函数的概念 45

2.3.2  典型环节的传递函数及

其动态响应 47

2.3.3  传递函数的求取 51

2.4  动态结构图及其等效变换 54

2.4.1  动态结构图的概念 55

2.4.2  结构图的等效变换 58

2.5  信号流图 64

2.5.1  信号流图的定义 64

2.5.2  系统的信号流图 65

2.5.3  信号流图的定义和术语 67

2.5.4  信号流图的性质 67

2.5.5  信号流图的梅逊公式 68

2.6  MATLAB简介及数学模型的表示 70

2.6.1  MATLAB简介 70

2.6.2  传递函数的表示 70

2.6.3  传递函数的特征根及

零极点图 71

2.6.4  控制系统的方框图模型 73

2.6.5  控制系统的零极点模型 74

小结 75

习题 75

第3章  时域分析法 81

概述 81

3.1  控制系统的典型输入信号 81

3.1.1  阶跃函数信号 82

3.1.2  斜坡函数信号 82

3.1.3  抛物线函数信号 82

3.1.4  脉冲函数信号 83

3.1.5  正弦函数信号 83

3.2  线性系统的稳定性分析 84

3.2.1  稳定的基本概念 84

3.2.2  线性系统稳定的充分

必要条件 85

3.3  代数稳定判据 87

3.3.1  劳斯判据 88

3.3.2  用代数稳定判据分析

系统时的应用 91

3.4  稳态误差分析与计算 94

3.4.1  误差及稳态误差的定义 94

3.4.2  给定输入下的稳态误差 97

3.4.3  扰动的稳态误差 101

3.5  复合控制系统的稳态误差 103

3.5.1  引入给定补偿 103

3.5.2  引入扰动补偿 104

3.6  控制系统的动态响应及

其性能指标 104

3.7  一阶系统的动态响应分析 106

3.7.1  典型一阶系统的单位

阶跃响应 106

3.7.2  典型一阶系统的其他响应 108

3.8  二阶系统的动态响应分析 109

3.8.1  典型二阶系统的单位

阶跃响应 109

3.8.2  二阶系统性能指标与

系统参数的关系 112

3.9  二阶系统性能的改善 116

3.9.1  引入输出量的速度负

反馈控制 116

3.9.2  引入误差信号的比例

微分控制 117

3.10  高阶系统的动态分析 119

3.11  控制系统时域分析的

MATLAB应用 120

3.11.1  线性系统的MATLAB

表示 120

3.11.2  单位阶跃响应 120

3.11.3  单位脉冲响应 121

3.11.4  控制系统稳定性判定 121

小结 122

习题 123

第4章  根轨迹分析法 130

概述 130

4.1  自动控制系统的根轨迹 130

4.1.1  根轨迹的概念 130

4.1.2  根轨迹方程 132

4.2  绘制根轨迹的基本法则 134

4.3  广义根轨迹 147

4.3.1  参量根轨迹 147

4.3.2  多参数根轨迹簇 150

4.3.3  正反馈系统的根轨迹 151

4.4  控制系统的根轨迹分析 154

4.4.1  根轨迹确定系统的

闭环极点 154

4.4.2  根轨迹确定系统的

动态特性 155

4.4.3  开环零点对根轨迹的影响 156

4.4.4  开环极点对根轨迹的影响 158

4.5  利用MATLAB绘制根轨迹 159

小结 160

习题 161

第5章  频率特性法 165

...

6.1  控制系统的一般概念 217

6.1.1  校正的概念 217

6.1.2  校正的方式 218

6.1.3  控制系统的性能指标 219

6.2  常用的校正装置及其特性 219

6.2.1  相位超前校正装置 219

6.2.2  相位滞后校正装置 222

6.2.3  相位滞后-超前校正装置 225

6.3  频率法串联校正 227

6.3.1  串联相位超前校正 228

6.3.2  串联相位滞后校正 234

6.3.3  串联相位滞后-超前校正 241

6.4  期望对数频率特性法校正 242

6.4.1  基本概念 242

6.4.2  典型期望对数幅频特性 243

6.5  反馈校正 248

6.6  MATLAB在控制系统校正中的

 应用 251

6.6.1  MATLAB函数在控制系统

校正中的应用 251

6.6.2  基于Simulink的系统校正 253

小结 255

习题 256

第7章  非线性系统 261

...

第8章  采样控制系统 303

...

习题 350

附录 354

参考文献 357