控制工程基礎

劉傑

1970年11月出生，博士，副教授，現任職於上海電機學院機械學院。
2001年在哈爾濱工業大學固體力學專業獲工學博士學位，
2001年6月～2004年7月進入同濟大學汽車學院機械工程學科博士後流動站。
曾就職德國IAV公司，並外派上海大眾產品工程部從事研發工作。
主要研究方向：固體彈性解析力學、車輛系統動力學、汽車電機控制技術。

目錄
譯者序
原書前言
第1章 控制概念與微分方程的關聯
1.1 位置、速度和加速度的關係
1.2 微分的含義
1.3 微分方程的含義
1.4 指數函數的性質
1.5 何謂控制
1.6 系統和數學模型
1.7 手動控制和自動控制
1.8 前饋控制和反饋控制

第2章 系統的數學模型
2.1 靜態系統
2.2 動態系統
2.2.1 機械系統的數學模型
2.2.2 電氣系統的模型
2.3 直流電機的模型

第3章 傳遞函數的作用
3.1 拉普拉斯變換的概念
3.2 傳遞函數
3.3 傳遞函數與系統框圖
3.3.1 基本概念
3.3.2 系統框圖的變換
3.3.3 系統框圖的應用實例
3.4 系統的相似
3.5 拉普拉斯變換
3.5.1 拉普拉斯變換的定義
3.5.2 拉普拉斯變換的性質
3.5.3 基本函數的拉普拉斯變換
3.5.4 拉普拉斯逆變換

第4章 動態系統的響應
4.1 動態系統的響應
4.2 脈衝響應及其計算
4.3 脈衝響應：微分方程
4.4 脈衝響應：傳遞函數
4.5 階躍響應
4.6 階躍響應的計算方法

第5章 系統的響應特性
5.1 瞬態特性和穩態特性
5.2 一階延遲系統的響應
5.2.1 脈衝響應
5.2.2 單位階躍響應
5.3 系統的極點

第6章 二階延遲系統的響應
6.1 二階延遲系統的脈衝響應
6.1.1 脈衝響應的計算
6.1.2 脈衝響應的解析
6.2 二階延遲系統的階躍響應
6.2.1 單位階躍響應的計算
6.2.2 單位階躍響應的解析
6.3 響應與極點的關係

第7章 極點與穩定性
7.1 穩態特性
7.2 瞬態特性與穩定性
7.2.1 穩定性
7.2.2 系統穩定性的判定：由單位階躍響應的計算入手
7.2.3 瞬態特性與極點的關係
7.2.4 勞斯穩定判別法

第8章 控制系統的構成及其穩定性
8.1 控制器的設計
8.2 控制系統的穩定性
8.2.1 前饋控制系統
8.2.2 反饋控制系統
8.3 控制系統的設計
8.3.1 前饋控制系統的設計
8.3.2 前饋控制系統的特徵
8.3.3 反饋控制系統的設計
8.3.4 反饋控制系統的特徵

第9章 PID控制
9.1 控制器的示例
9.1.1 P控制：基本形式
9.1.2 PI控制：過去偏差信息的使用
9.1.3 PID控制：未來偏差信息的使用
9.2 控制器設計參數的取值與控制系統極點的關係
9.2.1 P控制
9.2.2 PI控制
9.2.3 PID控制

第10章 反饋控制系統的穩態特性
10.1 穩態誤差
10.2 對於目標值的穩態誤差
10.3 對於外界干擾的穩態誤差
10.4 內部模型原理

第11章 頻率特性的解析
11.1 頻率響應
11.2 頻率特性
11.2.1 基本特性
11.2.2 一階延遲系統的頻率特性
11.2.3 關於伯德圖的橫軸
11.3 基本要素的頻率特性
11.3.1 比例要素
11.3.2 積分要素
11.3.3 微分要素
11.3.4 一階延遲要素
11.3.5 一階超前要素

第12章 伯德圖的相關特性與頻率傳遞函數
12.1 伯德圖的合成
12.2 引起共振的二階延遲系統伯德圖
12.3 帶寬與階躍響應的關係
12.4 頻率傳遞函數
12.4.1 一階延遲系統的頻率傳遞函數
12.4.2 一般形式的頻率傳遞函數
12.5 矢量軌跡

第13章 奈奎斯特穩定判別法
13.1 反饋控制系統的穩定性：用穩定裕度來考慮
13.2 反饋控制系統的穩定性：特性多項式
13.3 奈奎斯特穩定判別法：準備
13.4 奈奎斯特穩定判別法：使用方法
13.5 奈奎斯特穩定判別法的簡化
13.6 穩定裕度：相位裕度和增益裕度

第14章 基於迴路整形法的反饋控制系統設計
14.1 控制系統的性能評價與迴路整形
14.2 迴路整形的思考方法
14.3 基於相位延遲控制器的反饋控制系統設計
14.4 基於相位超前控制器的反饋控制系統設計
14.5 基於相位延遲/相位超前控制器的反饋控制系統設計
附錄
附錄1 一階延遲系統頻率響應的推導
附錄2 奈奎斯特穩定判別法的推導
參考文獻