第1章 绪论 1
引言 1
开环控制系统和闭环控制系统 2
开环控制系统 2
闭环控制系统 3
闭环控制系统的组成 4
自动控制系统的类型 5
线性控制系统和非线性控制系统 6
连续控制系统和离散控制系统 6
恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统 7
定常控制系统和时变控制系统 8
自动控制系统举例 8
习题 11
第2章 自动控制系统的数学模型 15
系统微分方程的建立 15
非线性微分方程的线性化 18
传递函数 20
传递函数的定义 20
传递函数的性质 21
典型环节及其传递函数 22
动态结构图 27
动态结构图的组成 27
动态结构图的绘制 27
动态结构图的等效变换 31
闭环系统的传递函数 36
结构图等效变换举例 37
信号流图 39
信号流图的组成 39
信号流图的绘制 40
梅森公式 41
习题 44
第3章 时域法 50
典型输入函数和时域性能指标 50
系统的稳定性 50
自动控制系统的典型输入信号 51
时域性能指标 53
一阶系统的时域分析 54
一阶系统的数学模型 54
一阶系统的单位阶跃响应 55
二阶系统的时域分析 57
二阶系统的数学模型 57
二阶系统的单位阶跃响应 57
二阶欠阻尼系统的动态性能指标 60
二阶系统特征参数与暂态性能指标之间的关系 63
二阶系统工程最佳参数 64
二阶系统计算举例 64
高阶系统的时域分析 68
控制系统的稳定性分析 70
系统稳定性的基本概念 70
稳定判据 71
稳态误差 78
稳态误差的定义 79
自动控制系统的类型 80
给定输入作用下稳态误差系数和稳态误差分析 80
扰动输入作用下的稳态误差分析 85
减小稳态误差的方法 87
习题 90
第4章 根轨迹法 96
根轨迹的基本概念 96
根轨迹 96
根轨迹方程 98
绘制根轨迹的基本法则 100
根轨迹的基本法则 100
根轨迹的绘制与分析 108
参数根轨迹的绘制 113
零度根轨迹的绘制 116
利用根轨迹分析系统性能 118
暂态响应性能分析 118
主导极点与偶极子 119
根轨迹分析 119
习题 121
第5章 频域法 124
频率特性 124
频率特性的表示方法 125
幅相频率特性的表示方法 125
对数幅相频率特性的表示方法 126
典型环节的频率特性 127
开环频率特性的绘制 140
开环幅相频率特性的绘制 140
开环对数幅相频率特性的绘制 146
用频率法分析控制系统的稳定性 152
奈奎斯特稳定判据 152
系统的稳定裕度 163
闭环系统频率特性 164
闭环频率特性曲线的绘制 164
闭环系统等M圆、等N圆及尼科尔斯图 165
系统暂态特性和闭环频率特性的关系 167
开环频率特性与系统阶跃响应的关系 169
习题 171
第6章 控制系统的校正 179
引言 179
控制系统的性能指标与校正概念 179
校正方式 180
基本校正规律 181
校正方法 183
用频率法校正的特点 183
校正装置 184
超前校正装置 184
滞后校正装置 186
滞后-超前校正装置 187
期望的对数频率特性 190
串联校正 191
串联超前校正 191
串联滞后校正 193
串联滞后-超前校正 196
反馈校正 198
反馈校正的原理 198
反馈校正的作用 199
反馈校正装置的设计 201
复合校正 204
反馈与按输入前馈的复合控制 204
反馈与按扰动前馈的复合控制 205
习题 206
第7章 采样控制系统分析法 210
采样控制系统的基本概念 210
采样控制系统 210
数字控制系统 211
采样过程与采样定理 212
采样过程 212
采样信号的频谱 213
采样定理 214
信号的复现 215
z变换 217
z变换的定义 217
z变换的求法 218
z变换的性质 220
z反变换 222
差分方程 223
差分方程概述 223
差分方程的解法 223
脉冲传递函数 224
脉冲传递函数的定义 225
开环脉冲传递函数 225
闭环脉冲传递函数 227
应用z变换法分析系统的条件 230
采样系统的性能分析 230
采样系统的稳定性 230
采样系统闭环极点与动态响应的关系 234
采样系统的稳态误差 235
最少拍采样控制系统的设计 237
习题 240
第8章 非线性控制系统分析法 243
概述 243
非线性系统的研究方法 243
典型非线性环节 243
非线性系统的特点 245
描述函数法 246
描述函数的基本概念 246
典型非线性特性的描述函数 248
非线性系统的简化 252
用描述函数法分析非线性系统 254
稳定性判据 254
自激振荡 256
用描述函数法分析非线性系统 256
相平面法 261
相平面图 261
相轨迹和相平面图的性质 263
奇点的类型 264
相平面图中的极限环 266
由相平面图求时间响应 266
相轨迹的绘制方法 267
解析法 267
图解法 268
非线性系统的相平面分析 270
死区型非线性系统 271
继电器非线性系统 272
非线性系统的校正 273
对线性部分进行校正 273
改变非线性特性 274
习题 274
第9章 状态空间法 277
基本概念 277
几个定义 277
状态空间表达式的一般形式 279
状态空间表达式的建立 280
由微分方程建立状态空间表达式 280
由传递函数建立状态空间表达式 282
组合系统的状态空间表达式 286
并联连接 286
串联连接 286
反馈连接 287
状态方程的线性变换 288
系统的特征值及其不变性 288
将状态方程化为对角标准形 289
将状态方程化为约当标准形 291
由状态空间表达式求传递函数矩阵 292
传递函数矩阵的概念 292
由状态空间表达式求传递函数矩阵 292
离散系统的状态空间表达式 293
线性定常连续系统状态方程的解 294
齐次状态方程的解 294
状态转移矩阵的性质 294
eAt的计算方法 295
非齐次状态方程的解 297
线性定常系统的能控性和能观测性 297
能控性和能观测性定义 298
线性定常系统的能控性判据 298
线性定常系统的能观测性判据 302
单输入-单输出系统的能控标准形和能观测标准形 304
状态反馈与状态观测器 307
状态反馈 307
状态反馈的性质 307
状态反馈的极点配置 308
状态观测器的设计 310
带状态观测器的状态反馈系统 312
李亚普诺夫稳定性分析 314
李亚普诺夫第二法概述 314
李亚普诺夫稳定性定义 315
李亚普诺夫稳定性定理 316
线性定常连续系统的稳定性分析 316
习题 317
参考文献 321