自動(dòng)控制原理

1 緒論
1．1 自動(dòng)控制理論及應(yīng)用
1．2 自動(dòng)控制理論的基本內(nèi)容
1．3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類
1．3．1 按信號(hào)傳遞路徑分類
1．3．2 按控制作用的特點(diǎn)分類
1．3．3 控制系統(tǒng)的其他類型
1．4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成
1．5 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求
小結(jié)
習(xí)題
2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2．1 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)微分方程模型
2．2 非線性數(shù)學(xué)模型的線性化
2．3 傳遞函數(shù)
2．3．1 傳遞函數(shù)的定義
2．3．2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)
2．3．3 傳遞函數(shù)的求取
2．3．4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2．3．5 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2．4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及其等效變換
2．4．1 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的概念
2．4．2 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制
2．4．3 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2．5 信號(hào)流圖與梅遜公式
2．5．1 信號(hào)流圖的組成要素及其術(shù)語
2．5．2 信號(hào)流圖的繪制
2．5．3 梅遜（Mason）公式
2．6 在MATLAB中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的表示
2．6．1 傳遞函數(shù)模型
2．6．2 零極點(diǎn)增益（ZPK）模型
2．6．3 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型之間的轉(zhuǎn)換
2．6．4 系統(tǒng)的連接
小結(jié)
習(xí)題
3 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法
3．1 典型輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo)
3．1．1 典型輸入信號(hào)
3．1．2 時(shí)域性能指標(biāo)
3．2 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析
3．2．1 一階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和數(shù)學(xué)模型
3．2．2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3．2．3 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
3．2．4 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3．3 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析
3．3．1 二階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和數(shù)學(xué)模型
3．3．2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3．3．3 二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)
3．4 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析
3．4．1 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
3．4．2 閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)
3．5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3．5．1 穩(wěn)定性的概念
3．5．2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件
3．5．3 勞斯判據(jù)
3．5．4 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
3．6 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析
3．6．1 穩(wěn)態(tài)誤差定義
3．6．2 控制系統(tǒng)的類型
3．6．3 給定穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算
3．6．4 擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算
3．7 提高系統(tǒng)性能的方法
3．7．1 比例（P）控制
3．7．2 積分（I）控制
3．7．3 比例加積分（PI）控制
3．7．4 比例加微分（PD）控制
3．7．5 比例加積分加微分（PID）控制
3．8 用MATLAB進(jìn)行線性系統(tǒng)的時(shí)域分析
3．8．1 應(yīng)用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3．8．2 應(yīng)用MATLAB進(jìn)行部分分式展開
3．8．3 應(yīng)用MATLAB分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性
3．8．4 用ltiview獲得響應(yīng)曲線和性能指標(biāo)
小結(jié)
習(xí)題
4 線性系統(tǒng)的根軌跡法
4．1 根軌跡的基本概念
4．1．1 根軌跡圖
4．1．2 根軌跡的幅值條件和相角條件
4．2 繪制根軌跡的規(guī)則和方法
4．3 廣義根軌跡
4．3．1 廣義根軌跡的繪制
4．3．2 多回路系統(tǒng)的根軌跡繪制
4．3．3 正反饋回路的根軌跡
4．4 根軌跡的應(yīng)用
4．4．1 分析系統(tǒng)的性能
4．4．2 閉環(huán)零、極點(diǎn)位置與系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的關(guān)系
4．4．3 增加開環(huán)零點(diǎn)、開環(huán)極點(diǎn)對根軌跡的影響
4．5 應(yīng)用MATLAB進(jìn)行根軌跡分析
4．5．1 繪制基本根軌跡圖
4．5．2 根軌跡分析系統(tǒng)性能
小結(jié)
習(xí)題
5 控制系統(tǒng)的頻率特性法
5．1 頻率特性的基本概念
5．1．1 頻率特性的定義
5．1．2 頻率特性的性質(zhì)
5．1．3 頻率特性的表示方法
5．2 幅相頻率特性曲線（極坐標(biāo)圖）的繪制
5．2．1 典型環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標(biāo)圖
5．2．2 系統(tǒng)開環(huán)幅相曲線（極坐標(biāo)圖）的繪制
5．2．3 開環(huán)幅相曲線的一般繪制規(guī)則
5．3 對數(shù)頻率特性曲線
5．3．1 典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性圖
5．3．2 開環(huán)對數(shù)頻率特性的繪制
5．3．3 最小相位系統(tǒng)
5．3．4 從伯德圖求開環(huán)傳遞函數(shù)
5．4 奈奎斯特（Nyquist）穩(wěn)定判據(jù)
5．4．1 幅角原理
5．4．2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5．4．3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)在伯德圖上的應(yīng)用
5．5 穩(wěn)定裕度
5．6 開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系
5．6．1 閉環(huán)頻率特性及其性能指標(biāo)
5．6．2 控制系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系
5．6．3 開環(huán)對數(shù)幅頻特性與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系
5．7 用MATLAB進(jìn)行頻域分析
小結(jié)
習(xí)題
6 控制系統(tǒng)的校正方法
6．1 前言
6．2 系統(tǒng)校正的基本概念
6．2．1 性能指標(biāo)
6．2．2 校正方式
6．2．3 校正裝置的設(shè)計(jì)方法
6．3 串聯(lián)校正
6．3．1 超前校正
6．3．2 滯后校正
6．3．3 滯后-超前校正
6．3．4 超前、滯后和滯后-超前校正的比較
6．3．5 串聯(lián)校正的期望對數(shù)頻率特性設(shè)計(jì)法
6．3．6 串聯(lián)工程設(shè)計(jì)法
6．4 反饋校正
6．5 基于MATLAB的校正裝置頻域設(shè)計(jì)
小結(jié)
習(xí)題
7 非線性控制系統(tǒng)分析
7．1 非線性控制系統(tǒng)的基本概念和特點(diǎn)
7．1．1 典型非線性環(huán)節(jié)
7．1．2 非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)
7．1．3 非線性系統(tǒng)的研究方法
7．2 描述函數(shù)法
7．2．1 描述函數(shù)的基本思想與應(yīng)用前提
7．2．2 描述函數(shù)的定義
7．2．3 典型非線性特性的描述函數(shù)
7．2．4 組合非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)
7．2．5 基于描述函數(shù)的非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
7．2．6 非線性系統(tǒng)存在周期運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性分析
7．3 相平面法
7．3．1 基本概念
7．3．2 相平面圖繪制方法
7．3．3 相平面、相軌跡的特點(diǎn)
7．3．4 線性系統(tǒng)基本的相軌跡
7．3．5 非線性系統(tǒng)的相平面分析
7．3．6 非線性系統(tǒng)相平面分區(qū)線性化方法
7．4 用MATLAB進(jìn)行非線性控制系統(tǒng)分析
7．4．1 非線性系統(tǒng)的線性化
7．4．2 直接求解非線性微分方程
7．4．3 運(yùn)用Simulink分析非線性系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)
小結(jié)
習(xí)題
附錄A 拉普拉斯變換
A．1 拉氏變換的概念
A．1．1 拉氏變換的定義式
A．1．2 常用函數(shù)的拉氏變換
A．2 拉氏變換的性質(zhì)
A．2．1 線性性質(zhì)
A．2．2 微分性質(zhì)
A．2．3 積分性質(zhì)
A．2．4 位移性質(zhì)
A．2．5 延遲性質(zhì)
A．2．6 相似性質(zhì)
A．2．7 初值定理
A．2．8 終值定理
A．3 拉氏反變換
A．3．1 F（s）的所有極點(diǎn)都是不相等的實(shí)數(shù)
A．3．2 F（s）的極點(diǎn)包含有共軛復(fù)數(shù)
A．3．3 F（s）的極點(diǎn)包含有相等的實(shí)數(shù)
附錄B 常用函數(shù)的拉普拉斯變換
參考文獻(xiàn)