自动控制原理(第2版)

第一章概述

第一节自动控制系统的基本概念001

第二节自动控制系统的基本结构形式003

一、开环控制系统003

二、闭环控制系统004

三、开环与闭环控制系统的比较005

第三节自动控制系统的分类007

一、按控制系统的结构分类007

二、按系统给定信号的征分类007

三、按系统传输信号的性质分类008

四、按系统的输入输出信号的数量分类008

五、按系统的数学描述分类009

六、按系统的参数是否间变化分类009

第四节对自动控制系统的基本要求010

一、稳定性010

二、瞬态性能010

三、稳态误差010

第五节自动控制理论的发展概况011

一、早期的自动控制系统011

二、控制理论011

三、现代控制理论012

四、大系统控制理论与智能控制理论012

第六节本书的主要内容及结构体系013

题一013

第二章连续时间控制系统的数学模型

第一节列写动态系统的微分方程016

一、几个典型的例子016

二、微分方程模型及相似系统022

三、动态系统建模举例024

第二节状态及状态空间模型027

一、状态空间的基本概念027

二、状态空间模型的建立028

三、关于状态空间模型的说明034

第三节殊环节的建模及处理035

一、纯滞后035

二、分布参数036

三、积分037

四、高038

五、非线性环节的线性化处理039

第四节控制系统中其他环节的数学模型041

一、控制器的数学模型042

二、测量元件的数学模型043

三、执行机构的数学模型044

第五节传递函数与方块图045

一、基本概念045

二、关于传递函数的讨论046

三、系统方块图048

第六节信号流图与梅逊公式057

一、信号流图的基本构成058

二、信号流图的绘制058

三、梅逊增益公式059

第七节各种数学模型间的关系061

一、由微分方程转换为状态方程061

二、由状态空间表达式求传递函数064

三、状态变换和状态变换中征值的不变性065

四、由传递函数求状态空间表达式067

五、由方块图求系统状态空间表达式071

本章小结072

题二072

第三章连续时间控制系统的时域分析

第一节概述079

一、概述079

二、典型输入信号079

第二节微分方程的求解方法081

一、系统的稳态响应求解081

二、微分方程的暂态响应求解083

三、暂态响应的时间常数085

第三节微分方程的拉氏变换求解方法085

第四节控制系统的性能指标及时域分析088

一、控制系统的时域性能指标088

二、控制系统的时域分析091

第五节高系统的暂态响应099

一、高系统的跃响应099

二、高系统的闭环点100

第六节常规控制器及其对系统的影响101

一、常规控制器的控制规律101

二、控制器参数对控制过程的影响103

三、测量滞后对控制过程的影响105

第七节状态方程的求解与分析105

一、线性定常齐次状态方程的解106

二、状态转移矩阵107

三、线性定常状态方程的解111

四、状态空间模型下的系统输出响应113

第八节被控对象的实验建模114

一、常用的实验测试方法115

二、输入测试信号115

三、实验测试数据的处理116

本章小结118

题三118

第四章连续时间控制系统的稳定性与稳态误差

第一节劳斯稳定判据123

一、稳定性123

二、劳斯判据124

三、劳斯判据的应用129

四、赫尔维茨判据130

第二节反馈控制系统的稳态误差131

一、稳态误差131

二、反馈控制系统的“型”132

三、稳态误差系数136

第三节等效单位负反馈系统140

本章小结140

题四141

第五章根轨迹分析法

第一节概述143

一、根轨迹概念143

二、闭环零、点和开环零、点之间的关系145

三、根轨迹方程146

第二节根轨迹的绘制方法147

第三节广义根轨迹159

一、参数根轨迹160

二、零度根轨迹161

三、纯滞后系统的根轨迹163

第四节基于根轨迹的系统性能分析166

一、开环点对系统性能的影响166

二、开环零点对系统性能的影响168

三、增益K的选取169

第五节基于根轨迹的系统补偿器设计170

一、前补偿器的设计170

二、滞后补偿器的设计173

三、PID控制器的设计174

本章小结175

题五175

第六章频率性分析法

第一节概述179

第二节频率性及其图示法181

一、频率性的定义181

二、频率性的图示法182

第三节开环系统典型环节分解和频率性曲线的绘制183

一、开环系统典型环节分解183

二、典型环节的幅相曲线绘制184

三、系统的开环幅相曲线绘制188

四、典型环节Bode图的绘制195

五、开环对数频率性曲线绘制199

六、由频域实验确定系统传递函数203

第四节奈奎斯(Nyquist)稳定性判据205

一、Nyquist稳定性判据205

二、Nyquist稳定性判据的应用210

三、稳定裕度212

第五节基于频率响应的补偿器设计215

一、频域指标与时域指标的关系215

二、前补偿器的设计217

三、滞后补偿器的设计220

本章小结223

题六223

第七章线性离散时间控制系统分析与综合

第一节采样过程与采样定理227

一、采样过程的数学描述227

二、采样信号的频谱分析229

三、采样定理230

四、采样信号的复现230