第1章 自动控制的基本概念 1
自动控制系统 1
自动控制系统的类型 5
开环、闭环与复合控制系统 5
线性系统与非线性系统 6
连续系统与离散系统 7
定常系统与时变系统 8
SISO系统和MIMO系统 9
集中参数系统与分布参数系统 9
对控制系统性能的基本要求 9
稳定性 9
暂态性能 10
稳态性能 10
本书内容的安排 10
本章小结 11
习题 12
第2章 连续系统的数学模型 14
系统数学模型的概念 14
数学模型的定义与主要类型 14
建立数学模型的方法 15
微分方程描述 16
传递函数 20
传递函数与脉冲响应函数的定义 21
传递函数的表达式 22
线性系统的基本环节 24
结构图 26
结构图的基本组成 26
结构图的变换法则 29
结构图的简化 29
反馈控制系统的传递函数 34
信号流图 37
信号流图的定义及基本性质 37
信号流图的构造 38
信号流图的变换法则与简化 41
梅森增益公式 44
系统数学模型的MATLAB表示 46
传递函数模型的MATLAB表示 47
结构图的MATLAB表示 49
本章小结 49
习题 50
第3章 时域分析法 55
稳定性分析 55
稳定性的概念 55
系统稳定的条件 56
劳斯稳定判据 58
赫尔维茨稳定判据 62
暂态性能分析 63
典型输入信号 64
暂态性能指标 65
一阶系统的暂态性能分析 67
典型二阶系统的暂态性能 68
高阶系统暂态性能近似分析 78
稳态性能分析 83
控制系统误差与稳态误差的定义 84
控制系统型号或无差度的定义 86
终值定理法 86
误差系数法 89
扰动作用下的稳态误差分析 92
复合控制系统及误差分析 94
MATLAB辅助分析控制系统时域性能 97
MATLAB辅助控制系统稳定性分析 97
MATLAB求控制系统的单位阶跃响应 98
本章小结 99
习题 100
第4章 根轨迹法 106
根轨迹的基本概念 106
根轨迹的绘制 107
广义根轨迹的绘制 111
控制系统的根轨迹分析法 111
用MATLAB绘制根轨迹 113
本章小结 113
习题 114
第5章 频率法 115
频率特性 115
频率特性的定义 115
频率响应 116
频率特性的几何表示 118
典型环节频率特性的伯德图 120
控制系统开环频率特性的伯德图 127
由伯德图确定传递函数 133
最小与非最小相位系统的概念 133
由伯德图确定传递函数 134
频率特性的实验确定法 136
奈奎斯特稳定判据 138
辐角原理 138
奈奎斯特稳定判据 139
举例 142
控制系统相对稳定性分析 148
MATLAB在频率法中的应用 152
用MATLAB绘制奈氏图 152
用MATLAB绘制伯德图 153
用MATLAB分析相对稳定性 154
本章小结 155
习题 156
第6章 线性系统的校正方法 161
控制系统校正的概念 161
控制系统的设计步骤 161
校正的概念与校正方案 162
校正方法 166
超前校正 167
超前校正及其特性 168
用频域法确定超前校正参数 170
超前校正装置 172
滞后校正 176
滞后校正及其特性 176
用频域法确定滞后校正参数 178
滞后校正装置 181
滞后-超前校正 183
滞后-超前校正网络 183
用频域法确定滞后-超前校正参数 185
串联校正的综合法 187
综合法的基本方法 187
按最佳二阶系统校正 188
按典型三阶系统校正 191
Simulink在控制系统仿真中的应用 193
本章小结 194
习题 195
第7章 离散系统控制理论 196
信号的采样与保持 196
信号的采样 196
采样信号的保持 201
差分方程 206
差分方程的概念 206
微分方程描述的差分化 208
差分方程的递推解法 213
差分方程的经典解法 214
z变换 217
z变换的定义 217
z变换的基本定理 219
z变换的基本方法 225
z逆变换 229
差分方程的z变换解法 235
z传递函数 237
z传递函数的概念 237
开环z传递函数 240
闭环z传递函数 242
带有扰动的系统输出z变换式 244
线性离散系统的稳定性分析 245
朱利稳定判据 246
舒尔-科恩稳定判据 247
修正劳斯稳定判据 248
线性离散系统的暂态性能分析 250
离散系统的暂态性能指标 250
离散系统极点分布与动态响应的关系 252
离散系统动态性能指标的计算公式 254
线性离散系统的稳态误差分析 259
线性离散系统设计方法 261
数字PID控制 262
数字控制器的z传递函数 263
最少拍离散控制系统设计方法 264
MATLAB在离散系统分析中的应用 268
本章小结 270
习题 272
第8章 非线性控制系统分析 276
典型非线性特性 276
饱和特性 276
死区特性 277
间隙特性 278
继电器特性 279
描述函数法 280
描述函数法的基本思想与条件 280
描述函数 282
典型非线性特性的描述函数 285
用描述函数法分析非线性系统的自激振荡 293
相平面法 298
相平面 299
相轨迹的绘制方法 302
奇点 306
极限环 311
非线性系统相平面分区线性化方法 314
MATLAB在非线性系统分析中的应用 317
本章小结 318
习题 319
第9章 控制系统的状态空间分析 323
状态空间模型 323
状态与状态空间的概念 323
系统的状态空间描述 324
状态方程的线性变换 327
线性系统的能控性和能观性分析 329
系统能控性和能观性问题 329
线性定常系统的能控性 330
线性定常系统的能观性 335
状态空间表达式的能控标准型与能观标准型 339
对偶原理 345
李雅普诺夫稳定判据 346
李雅普诺夫稳定性定义 347
李雅普诺夫稳定判据 349
线性连续系统的李雅普诺夫稳定判据 351
线性离散系统的李雅普诺夫稳定判据 353
状态方程的求解 355
线性连续系统状态方程的求解 355
线性离散系统状态方程的求解 358
状态反馈控制与状态观测器的设计 361
状态反馈 361
状态反馈设计方法 363
状态观测器的设计 367
线性二次型最优控制 371
线性二次型最优控制问题 371
线性连续系统有限时间状态调节器 372
线性连续系统无限时间定常状态调节器 374
线性离散系统状态调节器 376
MATLAB在状态空间分析中的应用 378
本章小结 379
习题 380
附录 常用拉普拉斯变换和Z变换表 385
习题参考答案 389
参考文献 398