線性控制系統(tǒng)工程

第1單元 反饋控制引論 1
習(xí)題 14
第2單元 傳遞函數(shù)和方框圖代數(shù) 19
1．傳遞函數(shù) 19
2．方框圖代數(shù) 20
習(xí)題 29
第3單元 一階系統(tǒng) 32
1．脈沖響應(yīng) 34
2．階躍響應(yīng) 35
3．斜坡響應(yīng) 36
4．諧波響應(yīng) 37
5．一階反饋系統(tǒng) 38
6．復(fù)平面表示法：極點(diǎn)和零點(diǎn) 40
7．一階系統(tǒng)的極點(diǎn)和零點(diǎn) 41
8．主導(dǎo)極點(diǎn) 42
習(xí)題 47
第4單元 二階系統(tǒng) 50
1．二階電氣系統(tǒng) 54
2．階躍響應(yīng) 55
習(xí)題 61
第5單元 二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng) 65
1．斜坡響應(yīng) 65
2．諧波響應(yīng) 66
3．系統(tǒng)極點(diǎn)和暫態(tài)響應(yīng)的關(guān)系 68
4．時(shí)域性能指標(biāo) 71
習(xí)題 79
第6單元 二階系統(tǒng)：干擾抑制和速度反饋 82
1．開環(huán)和閉環(huán)干擾抑制 85
2．速度反饋的影響 87
習(xí)題 95
第7單元 高階系統(tǒng) 99
1．降為低階系統(tǒng) 99
2．三階系統(tǒng) 100
3．閉環(huán)零點(diǎn)的影響 102
4．閉環(huán)零點(diǎn)的出現(xiàn) 105
習(xí)題 109
第8單元 系統(tǒng)的型：穩(wěn)態(tài)誤差 111
1．脈沖輸入 112
2．階躍輸入 114
3．斜坡輸入 115
4．加速度輸入 116
5．非單位反饋控制系統(tǒng) 119
習(xí)題 128
第9單元 勞斯方法、根軌跡：幅值和相角方程 131
1．勞斯穩(wěn)定判據(jù) 131
2．根軌跡方法：幅值和相角方程 134
習(xí)題 151
第10單元 畫根軌跡的規(guī)則 155
習(xí)題 173
第11單元 應(yīng)用根軌跡設(shè)計(jì)系統(tǒng) 177
1．多環(huán)系統(tǒng) 177
2．復(fù)平面上的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 180
3．性能要求描述為復(fù)平面上的約束 180
4．穩(wěn)態(tài)誤差 180
5．對(duì)應(yīng)"好"響應(yīng)的復(fù)平面上的期望區(qū)域 182
習(xí)題 194
第12單元 頻率響應(yīng)和奈奎斯特圖 198
1．頻率響應(yīng) 199
2．由傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)化為奈奎斯特圖 200
習(xí)題 211
第13單元 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 215
1．保角映射：柯西定理 215
2．用于穩(wěn)定性判定 219
3．奈奎斯特穩(wěn)定性的一些說明 224
4．奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的另一種方法 225
習(xí)題 235
第14單元 奈奎斯特分析和相對(duì)穩(wěn)定性 239
1．條件穩(wěn)定性 239
2．增益裕度和相位裕度 241
習(xí)題 250
第15單元 伯德圖 253
1．簡單傳遞函數(shù)的伯德圖 253
2．復(fù)合傳遞函數(shù)的伯德圖 257
3．各環(huán)節(jié)的伯德圖 260
習(xí)題 277
第16單元 伯德分析、穩(wěn)定性、增益裕度和相位裕度 280
1．條件穩(wěn)定 280
2．伯德圖中的增益裕度和相位裕度 283
3．系統(tǒng)的型和由伯德圖得出的穩(wěn)態(tài)誤差 284
4．進(jìn)一步討論增益裕度和相位裕度 286
習(xí)題 296
第17單元 由頻率響應(yīng)得到時(shí)域響應(yīng) 299
1．由根軌跡得到伯德圖 299
2．由開環(huán)相位裕度得到閉環(huán)時(shí)間響應(yīng) 301
3．高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng) 304
習(xí)題 313
第18單元 頻域指標(biāo)和閉環(huán)頻率響應(yīng) 315
1．頻域指標(biāo) 315
2．由奈奎斯特圖得到閉環(huán)頻率響應(yīng) 319
3．由伯德圖得到閉環(huán)頻率響應(yīng) 325
4．由奈奎斯特圖得到期望Mp的增益 328
5．由尼科爾斯圖得到期望Mp的增益 329
6．非單位反饋增益系統(tǒng) 330
習(xí)題 342
第19單元 相位超前校正 346
1．多約束設(shè)計(jì) 346
2．相位超前環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 349
3．相位超前校正過程 351
4．相位超前校正的結(jié)果及適用性的評(píng)論 358
習(xí)題 372
第20單元 相位滯后及超前-滯后校正 375
1．相位滯后環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 375
2．相位滯后校正過程 376
3．相位滯后校正的幾點(diǎn)說明 379
4．超前-滯后校正 380
5．超前-滯后環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 381
6．超前-滯后校正過程 382
習(xí)題 400
第21單元 多模態(tài)控制器 403
1．比例控制 403
2．比例積分控制 405
3．比例微分控制 407
4．比例積分微分控制 410
習(xí)題 420
第22單元 狀態(tài)空間系統(tǒng)描述 424
1．由傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間形式 428
2．由狀態(tài)空間形式轉(zhuǎn)化為傳遞函數(shù) 431
3．狀態(tài)變量的變換和系統(tǒng)特征向量的不變性 432
4．標(biāo)準(zhǔn)形和解耦系統(tǒng) 433
5．特征值和系統(tǒng)極點(diǎn)之間的關(guān)系 435
習(xí)題 447
第23單元 狀態(tài)空間系統(tǒng)的響應(yīng)、能控性和能觀性 451
1．狀態(tài)方程的直接數(shù)值解 451
2．用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣求解 452
3．用拉普拉斯變換求解 453
4．系統(tǒng)穩(wěn)定性 454
5．能控性和能觀性 454
習(xí)題 464
第24單元 狀態(tài)空間控制器的設(shè)計(jì) 467
1．通過與特征方程比較來直接計(jì)算增益 468
2．通過狀態(tài)方程的控制標(biāo)準(zhǔn)形實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置 469
3．通過阿克曼公式實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置 474
習(xí)題 482
第25單元 狀態(tài)空間觀測器的設(shè)計(jì) 485
1．觀測器的合成 485
2．校正器設(shè)計(jì) 489
習(xí)題 500
第26單元 波浪能吸收裝置 503
第27單元 導(dǎo)彈姿態(tài)控制器 507
1．模型的構(gòu)造 507
2．方框圖表示 508
3．多模態(tài)控制器設(shè)計(jì) 510
4．狀態(tài)空間控制器的設(shè)計(jì) 512
第28單元 機(jī)械手設(shè)計(jì) 515
第29單元 抽水蓄能流量控制系統(tǒng) 521
第30單元 船舶操縱控制系統(tǒng) 529
第31單元 巡航導(dǎo)彈高度控制系統(tǒng) 538
第32單元 具有柔性的機(jī)床動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 545
附錄A 復(fù)習(xí)拉普拉斯變換及其在求解微分方程中的應(yīng)用 552
1．線性特性 553
2．平移定理 553
3．時(shí)間微分 553
4．終值定理 553
5．逆變換 553
6．求解線性微分方程 553