自動控制原理

自動控制原理是高等學校工科學生的核心課程之一，本書比較系統地闡述了自動控制理論的基本原理、方法和應用，可作為控制系統領域入門課程教材。全書分為9章。第1~8章較為系統地介紹了經典控制理論，包含控制系統的數學模型的建立與分析，圍繞系統的穩定性、動態性能和穩態性能，從時域、頻域、根軌跡等不同角度，進行系統分析與設計的方法的介紹。 ^[1] 

章節目錄

前言

第1章緒論

11自動控制技術及其應用

12自動控制系統的一般概念

121自動控制的基本原理

122自動控制系統的組成

13自動控制系統的基本控制方式

131開環控制系統

132閉環控制系統

133複合控制系統

14自動控制系統的分類

141按系統輸入信號形式劃分

142按系統微分方程形式劃分

143按系統參數與時間的關係劃分

144按系統信號形式劃分

145按系統控制作用點個數劃分

15自動控制理論發展簡史

16自動控制系統的基本要求

161穩定性

162暫態性能

163穩態性能

17自動控制系統分析與設計工具

18全書章節結構

習題

第2章系統的數學模型

21系統的微分方程

211電路系統

212機電系統

213機械系統

214非線性方程的線性化

22傳遞函數

221拉普拉斯變換

222傳遞函數的定義

自動控制原理目錄23框圖模型

231框圖的構成及繪製

232框圖的變換規則

24信號流圖模型

241信號流圖的繪製

242梅森增益公式

243閉環系統的傳遞函數

25控制系統建模的MATLAB方法

習題

第3章線性系統的時域分析法

31時域分析的基礎

311典型輸入信號

312系統的動態性能指標

32一階系統的時域分析

321一階系統的數學模型

322單位階躍響應

323單位脈衝響應

324單位斜坡響應

33二階系統的時域分析

331二階系統的數學模型

332二階系統的單位階躍響應

333欠阻尼二階系統的動態過程分析

34高階系統的時域響應

341高階系統的單位階躍響應

342高階系統的二階近似

35線性系統的穩定性分析

351穩定的概念

352系統的穩定性判據

36線性系統的穩態誤差計算

361計算穩態誤差的一般方法

362系統類型及靜態誤差係數法

363動態誤差係數法

364擾動作用下的穩態誤差

365減小和消除穩態誤差的措施

37基於MATLAB的時域分析

習題

第4章線性系統的根軌跡法

41根軌跡的基本概念

42根軌跡方程

43根軌跡的繪製與動態特性

431繪製根軌跡的基本法則

432根軌跡與系統的動態特性

44廣義根軌跡法

441參數根軌跡

442零度根軌跡

45基於MATLAB的根軌跡分析

習題

第5章頻域分析法

51頻率特性概述

511線性系統在正弦信號作用下的穩態輸出

512線性系統的頻率特性

513頻率特性的幾何表示方法

514系統頻率特性與典型環節頻率特性的關係

52Nyquist圖的繪製

521比例環節

522積分環節

523慣性環節

524振盪環節

525微分環節

526一階微分環節

527二階微分環節

528延遲環節

529系統Nyquist圖繪製舉例

53Bode圖的繪製

531比例環節

532積分環節

533微分環節

534慣性環節

535一階微分環節

536振盪環節

537二階微分環節

538延時環節

539系統Bode圖的繪製方法

5310最小相位系統的Bode圖

54Nyquist穩定判據及其擴展

541穩定判據分析對象函數

542輻角定理

543Nyquist穩定判據

544Nyquist穩定判據擴展

55系統的相對穩定性和穩定裕度

551相位裕度

552幅值裕度

56頻域指標與系統性能的關係

561閉環頻率特性

562頻域指標與系統性能的關係

57MATLAB的頻域分析應用

習題

第6章控制系統的校正

61校正問題的提出和一般方法

611校正問題的提出

612校正的一般方法

613基於頻域分析法的校正思想

62PID控制器簡述

621比例控制器

622比例微分控制器

623積分控制器

624比例積分控制器

625比例積分微分控制器

63串聯超前校正

631超前校正元件特性

632超前校正元件設計

633串聯超前校正對系統的影響

64串聯滯後校正

641滯後校正元件特性

642滯後校正元件設計

643串聯滯後校正對系統的影響

65串聯滯後超前校正

66MATLAB在系統校正中的應用

習題

第7章線性離散系統分析

71線性離散系統的基本概念

72信號的採樣與保持

721採樣過程

722信號保持

73z變換

731z變換定義

732z變換方法

733z逆變換方法

734脈衝傳遞函數

735線性離散系統的開環脈衝傳遞函數

736z變換法的侷限性

74離散系統的穩定性分析

741離散系統穩定的充分必要條件

742勞斯穩定判據

743線性離散系統的時域分析

744線性離散系統的穩態誤差

75基於MATLAB的線性離散系統分析

習題

第8章非線性控制系統分析

81非線性控制系統概述

811典型非線性環節

812非線性系統特徵

813非線性系統分析方法

82描述函數法

821描述函數定義

822典型非線性特性的描述函數

823非線性特性描述函數簡化

824描述函數法應用條件

825應用描述函數分析非線性系統

83相平面法

831相平面法概念

832相軌跡繪製方法

833奇點

834非線性系統相平面分析

84非線性控制系統MATLAB設計

習題

第9章線性系統的狀態空間分析

91線性系統狀態空間描述

911系統狀態空間描述的基本概念

912狀態空間表達式的建立

913狀態空間表達式的線性變換

914從狀態空間表達式求傳遞函數陣

915狀態空間表達式解

916線性離散時間系統狀態空間表達式建立及其解

92線性系統的能控性和能觀性

921線性定常連續系統的能控性與能觀性

922線性定常離散系統的能控性與能觀性

923線性定常系統能控性與能觀性的對偶關係

924線性定常系統的能控標準型和能觀標準型

925線性定常系統的結構分解

93線性定常系統反饋及狀態觀測器

931線性反饋控制系統的基本結構及其特性

932極點配置

933全維狀態觀測器

94李雅普諾夫穩定性方法

941李雅普諾夫穩定性定義

942李雅普諾夫第一法

943李雅普諾夫第二法

944線性定常系統的李雅普諾夫穩定性分析

95基於MATLAB的狀態空間分析

習題

附錄

附錄A常用函數的拉普拉斯變換表和z變換表

附錄B本書常用MATLAB命令及工具

參考文獻 ^[1]