自動控制原理（MATLAB版·新形態版）

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第1章緒論

1.1引言

1.2自動控制的一般概念

1.3自動控制系統的組成

1.4自動控制系統的控制方式

1．4．1開環控制系統

1．4．2閉環控制系統

1．4．3復合控制系統

1.5自動控制系統實例

1．5．1加熱爐溫度控制系統

1．5．2導彈發射架方位控制系統

1．5．3神舟八號與天宮一號交會對接控制系統

1.6自動控制系統的分類

1．6．1按輸入信號形式分類

1．6．2按傳遞信號類型分類

1．6．3按描述元件特性分類

1．6．4按系統參數特性分類

1.7對自動控制系統性能的基本要求

1．7．1穩定性

1．7．2快速性

1．7．3準確性

1.8習題

第2章控制系統的數學模型

2.1控制系統的微分方程

2．1．1控制系統微分方程的建立

2．1．2非線性微分方程的線性化

2．1．3微分方程的求解

2．1．4MATLAB實現

2.2控制系統的傳遞函數

2．2．1傳遞函數的定義和表達式

2．2．2傳遞函數的性質

2．2．3典型環節及其傳遞函數

2．2．4MATLAB實現

2.3控制系統的結構圖

2．3．1結構圖的定義和組成

2．3．2結構圖的繪制

2．3．3結構圖的簡化

2．3．4MATLAB實現

2.4控制系統的信號流圖

2．4．1信號流圖的概念

2．4．2信號流圖的繪制

2．4．3梅森增益公式

2.5典型反饋控制系統的傳遞函數

2．5．1系統的開環傳遞函數

2．5．2系統的閉環傳遞函數

2．5．3系統的誤差傳遞函數

2.6習題

第3章控制系統的時域分析法

3.1時域分析基礎

3．1．1典型輸入信號

3．1．2動態過程與穩態過程

3．1．3時域性能指標

3.2一階系統的動態性能分析

3．2．1一階系統的數學模型

3．2．2一階系統的時間響應

3．2．3一階系統的重要特性

3．2．4MATLAB實現

3.3二階系統的動態性能分析

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

3．3．3二階系統的動態性能指標

3．3．4二階系統性能的改善

3．3．5MATLAB實現

3.4高階系統的動態性能分析

3．4．1高階系統的數學模型

3．4．2高階系統的單位階躍響應

3．4．3高階系統的分析方法

3．4．4MATLAB實現 

3.5線性系統的穩定性分析

3．5．1穩定性的概念 

3．5．2線性系統穩定的充分必要條件

3．5．3勞斯穩定判據

3．5．4MATLAB實現

3.6線性系統的穩態誤差分析

3．6．1誤差與穩態誤差的定義

3．6．2控制系統的型別

3．6．3典型輸入作用下的穩態誤差

3．6．4擾動作用下的穩態誤差

3．6．5MATLAB實現

3.7習題

第4章控制系統的根軌跡法

4.1根軌跡法的基本概念

4．1．1根軌跡的定義

4．1．2根軌跡方程

4.2繪制根軌跡

4．2．1繪制根軌跡的基本規則

4．2．2MATLAB實現

4.3廣義根軌跡

4．3．1參數根軌跡

4．3．2零度根軌跡    

4．3．3MATLAB實現

4.4系統性能的分析

4．4．1利用根軌跡分析系統性能

4．4．2開環零點、極點對系統性能的影響

4．4．3MATLAB實現

4.5習題

第5章控制系統的頻域分析法

5.1頻率特性的基本概念

5．1．1控制系統在正弦信號作用下的穩態響應

5．1．2頻率特性

5．1．3頻率特性的幾何表示法

5．1．4MATLAB實現

5.2典型環節的頻率特性

5．2．1比例環節

5．2．2積分環節

5．2．3微分環節

5．2．4慣性環節

5．2．5一階微分環節

5．2．6振盪環節

5．2．7二階微分環節

5．2．8延遲環節

5.3系統的開環頻率特性

5．3．1開環幅相頻率特性曲線

5．3．2開環對數頻率特性曲線

5．3．3MATLAB實現

5.4頻率穩定判據

5．4．1幅角原理

5．4．2奈奎斯特穩定判據

5．4．3對數頻率穩定判據

5．4．4MATLAB實現

5.5穩定裕度

5．5．1相角裕度γ

5．5．2幅值裕度h

5．5．3MATLAB實現

5.6利用開環頻率特性分析系統的性能

5．6．1低頻段與系統穩態性能的關系

5．6．2中頻段與系統動態性能的關系

5．6．3高頻段與系統抗高頻乾擾能力的關系

5.7控制系統的閉環頻率特性

5．7．1閉環頻率特性的確定方法

5．7．2系統的閉環頻域性能指標及其與時域指標的關系

5．7．3系統閉環頻域指標和開環頻域指標的關系

5．7．4MATLAB實現

5.8習題

第6章控制系統的校正

6.1系統校正設計基礎

6．1．1性能指標

6．1．2校正方式

6．1．3基本控制規律

6.2常用校正裝置及其特性

6．2．1超前校正裝置

6．2．2滯後校正裝置

6．2．3滯後超前校正裝置

6.3串聯校正

6．3．1頻率法校正設計

6．3．2串聯超前校正

6．3．3串聯滯後校正

6．3．4串聯滯後超前校正

6．3．5串聯綜合法校正

6．3．6MATLAB實現

6.4反饋校正

6．4．1反饋校正原理

6．4．2反饋校正的設計

6．4．3MATLAB實現

6.5復合校正

6．5．1按輸入補償的復合校正

6．5．2按擾動補償的復合校正

6.6習題

第7章離散控制系統的分析與校正

7.1離散系統概述

7.2信號的採樣與保持

7．2．1信號的採樣

7．2．2信號的保持

7.3z變換

7．3．1z變換定義

7．3．2z變換方法

7．3．3z變換基本定理

7．3．4z反變換

7．3．5差分方程

7．3．6MATLAB實現

7.4脈沖傳遞函數

7．4．1脈沖傳遞函數的定義

7．4．2脈沖傳遞函數的求解

7．4．3脈沖傳遞函數與差分方程的相互轉換

7．4．4開環系統脈沖傳遞函數

7．4．5閉環系統脈沖傳遞函數

7．4．6MATLAB實現

7.5離散系統的穩定性分析

7．5．1s平面到z平面的映射

7．5．2離散系統穩定的充分必要條件

7．5．3線性離散系統的穩定判據

7．5．4MATLAB實現

7.6離散系統的穩態誤差分析

7．6．1離散系統的穩態誤差

7．6．2離散系統的型別與靜態誤差系數

7．6．3MATLAB實現

7.7離散系統的動態性能分析

7．7．1離散系統閉環極點分佈與瞬態響應的關系

7．7．2離散系統的時間響應

7．7．3MATLAB實現

7.8離散系統的數字校正

7．8．1數字控制器的脈沖傳遞函數

7．8．2最少拍系統的設計

7．8．3MATLAB實現

7.9習題

參考文獻