自動(dòng)控制原理

第1章 自動(dòng)控制的一般概念
1. 1 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制
1. 1. 1 自動(dòng)控制系統(tǒng)
1. 1. 2 開(kāi)環(huán)控制
1. 1. 3 閉環(huán) 反饋 控制
1. 2 控制系統(tǒng)舉例
1. 2. 1 隨動(dòng)系統(tǒng)
1. 2. 2 恒值控制系統(tǒng)
1. 2. 3 數(shù)字控制系統(tǒng)
1. 2. 4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
1. 3 控制系統(tǒng)的組成與對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求
1. 3. 1 控制系統(tǒng)的組成
1. 3. 2 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求
1. 4 現(xiàn)代控制理論
1. 4. 1 最優(yōu)控制
1. 4. 2 自適應(yīng)控制
1. 4. 3 自學(xué)習(xí)控制
小結(jié)
習(xí)題
第2章 模型
2. 1 模型的定義和分類
2. 1. 1 模型的定義
2. 1. 2 模型的分類
2. 1. 3 模型的構(gòu)造
2. 2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2. 3 建立系統(tǒng)微分方程的一般方法
2. 4 用拉氏變換解線性微分方程
2. 5 傳遞函數(shù)
2. 5. 1 傳遞函數(shù)的概念及定義
2. 5. 2 關(guān)于傳遞函數(shù)的幾點(diǎn)說(shuō)明
2. 5. 3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2. 6 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖
2. 6. 1 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的概念
2. 6. 2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立
2. 6. 3 結(jié)構(gòu)圖的基本形式
2. 6. 4 結(jié)構(gòu)圖的等效變換法則
2. 6. 5 結(jié)構(gòu)圖變換舉例
2. 7 自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2. 7. 1 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)
2. 7. 2 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)
2. 7. 3 閉環(huán)系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)
小結(jié)
習(xí)題
第3章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析
3. 1 典型控制過(guò)程及性能指標(biāo)
3. 1. 1 典型控制過(guò)程
3. 1. 2 典型時(shí)間響應(yīng)
3. 1. 3 階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)
3. 1. 4 優(yōu)化性能指標(biāo)
3. 2 一階系統(tǒng)分析
3. 2. 1 一階系統(tǒng)的數(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)的單位脈沖響應(yīng)
3. 2. 4 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
3. 2. 5 三種響應(yīng)之間的關(guān)系
3. 3 二階系統(tǒng)分析
3. 3. 1 二階系統(tǒng)的數(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)的單位脈沖響應(yīng)
3. 3. 4 二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
3. 3. 5 改善二階系統(tǒng)響應(yīng)特性的措施
3. 4 高階系統(tǒng)分析
3. 4. 1 三階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3. 4. 2 高階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3. 4. 3 閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)
3. 4. 4 高階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能估算
3. 5 應(yīng)用計(jì)算機(jī)求取系統(tǒng)的響應(yīng)
3. 5. 1 歐拉法
3. 5. 2 預(yù)報(bào)-校正法
3. 5. 3 龍格-庫(kù)塔法
3. 6 穩(wěn)定性與代數(shù)判據(jù)
3. 6. 1 穩(wěn)定的概念和定義
3. 6. 2 穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)
3. 6. 3 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定及其改進(jìn)措施
3. 7 穩(wěn)態(tài)誤差分析
3. 7. 1 誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義
3. 7. 2 穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算
3. 7. 3 系統(tǒng)的類型和靜態(tài)誤差系數(shù)
3. 7. 4 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法
小結(jié)
習(xí)題
第4章 根軌跡法
4. 1 根軌跡的基本概念
4. 2 繪制根軌跡的基本條件和基本規(guī)則
4. 2. 1 繪制根軌跡的基本條件
4. 2. 2 繪制根軌跡的基本規(guī)則
4. 3 特殊根軌跡
4. 3. 1 參數(shù)根軌跡
4. 3. 2 正反饋回路的根軌跡
4. 3. 3 滯后系統(tǒng)的根軌跡
4. 4 系統(tǒng)閉環(huán)零極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的關(guān)系
4. 4. 1 用閉環(huán)零極點(diǎn)表示的階躍響應(yīng)解析式
4. 4. 2 閉環(huán)零極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的定性關(guān)系
4. 4. 3 主導(dǎo)極點(diǎn)與偶極子
4. 4. 4 利用主導(dǎo)極點(diǎn)估算系統(tǒng)的性能指標(biāo)
4. 5 開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)的變化對(duì)根軌跡的影響
4. 5. 1 開(kāi)環(huán)零點(diǎn)的變化對(duì)根軌跡的影響
4. 5. 2 開(kāi)環(huán)極點(diǎn)的變化對(duì)根軌跡的影響
小結(jié)
習(xí)題
第5章 頻率法
5. 1 頻率特性
5. 1. 1 幅相頻率特性
5. 1. 2 對(duì)數(shù)頻率特性
5. 2基本環(huán)節(jié)的頻率特性
5. 2. 1 比例環(huán)節(jié)
5. 2. 2 慣性環(huán)節(jié)
5. 2. 3 積分環(huán)節(jié)
5. 2. 4 振蕩環(huán)節(jié)
5. 2. 5 微分環(huán)節(jié)
5. 2. 6 一階不穩(wěn)定環(huán)節(jié)
5. 2. 7 時(shí)滯環(huán)節(jié)
5. 3 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制
5. 4 用頻率法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5. 4. 1 開(kāi)環(huán)頻率特性與閉環(huán)特征方程的關(guān)系
5. 4. 2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5. 4. 3 虛軸上有開(kāi)環(huán)特征報(bào)時(shí)的奈奎斯特判據(jù)
5. 4. 4 用對(duì)數(shù)頻率特性判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5. 4. 5 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性
5. 5 開(kāi)環(huán)頻率特性與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系
5. 5. 1 低頻段
5. 5. 2 中頻段
5. 5. 3 高頻段
5. 6 系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性
5. 6. 1 等M圓圖
5. 6. 2 等N圓圖
5. 6. 3 根據(jù)閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
小結(jié)
習(xí)題
第6章 控制系統(tǒng)的校正
6. 1 控制系統(tǒng)校正的概念
6. 1. 1 受控對(duì)象
6. 1. 2 性能指標(biāo)
6. 1. 3 系統(tǒng)校正
6. 2 串聯(lián)校正
6. 2. 1 超前校正
6. 2. 2 滯后校正
6. 2. 3 滯后-超前校正
6. 3 反饋校正
6. 3. 1 利用反饋校正改變局部結(jié)構(gòu)和參數(shù)
6. 3. 2 利用反饋校正取代局部結(jié)構(gòu)
6. 4 前置校正
6. 4. 1 穩(wěn)定與精度
6. 4. 2 抗擾與跟蹤
6. 5 根軌跡法在系統(tǒng)校正中的應(yīng)用
6. 5. 1 串聯(lián)超前校正
6. 5. 2 串聯(lián)滯后校正
小結(jié)
習(xí)題
第7章 采樣系統(tǒng)分析
7. 1 采樣系統(tǒng)
7. 2 采樣過(guò)程與采樣定理
7. 2. 1 采樣過(guò)程
7. 2. 2 采樣定理
7. 3 信號(hào)保持
7. 4 Z變換理論
7. 4. 1 Z變換定義
7. 4. 2 Z變換方法
7. 4. 3 Z變換性質(zhì)
7. 4. 4 Z反變換
7. 4. 5 用z變換法不解差分方程
7. 5 脈沖傳遞函數(shù)
7. 5. 1 脈沖傳遞函數(shù)定義
7. 5. 2 脈沖傳遞函數(shù)的物理意義
7. 5. 3 脈沖傳遞函數(shù)的求法
7. 5. 4 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
7. 5. 5 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
7. 6 采樣系統(tǒng)性能分析
7. 6. 1 穩(wěn)定性分析
7. 6. 2 穩(wěn)態(tài)誤差分析
7. 6. 3 動(dòng)態(tài)性能分析
7. 6. 4 根軌跡法在采樣系統(tǒng)中的應(yīng)用
7. 6. 5 頻率法在采樣系統(tǒng)中的應(yīng)用
小結(jié)
習(xí)題
第8章 非線性系統(tǒng)理論
8. 1 非線性系統(tǒng)的一般概念
8. 1. 1 非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)
8. 1. 2 典型的非線性特性
8. 2 相平面法
8. 2. 1 相軌跡的作圖方法
8. 2. 2 相軌跡的基本特點(diǎn)
8. 2. 3 線性系統(tǒng)的相軌跡
8. 3 相平面圖的分析
8. 3. 1 由相平面圖求時(shí)間
8. 3. 2 極限環(huán)
8. 3. 3 非線性系統(tǒng)的相平面分析
8. 4 描述函數(shù)法
8. 4. 1 描述函數(shù)的概念
8. 4. 2 典型非線性元件的描述函數(shù)
8. 5 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法分析
8. 5. 1 非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
8. 5. 2 非線性系統(tǒng)自振蕩分析
8. 5. 3 非線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化
小結(jié)
習(xí)題
第9章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與設(shè)計(jì)
9. 1 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
9. 1. 1 系統(tǒng)狀態(tài)空間描述常用的基本概念
9. 1. 2 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
9. 1. 3 狀態(tài)空間模型和I／O模型之間的等價(jià)變換
9. 1. 4 線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的解
9. 2 控制系統(tǒng)的可控性與可觀測(cè)性
9. 2. 1 系統(tǒng)可控性
9. 2. 2 系統(tǒng)可觀測(cè)性
9. 2. 3 對(duì)偶原理
9. 3 線性定常系統(tǒng)的線性變換
9. 3. 1 線性變換
9. 3. 2 化系數(shù)矩陣人為對(duì)角陣或約當(dāng)陣
9. 3. 3 化系統(tǒng) A, B 為可控標(biāo)準(zhǔn)型
9. 3. 4 化系統(tǒng) A, C 為可觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型
9. 3. 5 系統(tǒng)的規(guī)范分解
9. 4 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計(jì)
9. 4. 1 線性定常系統(tǒng)常用反饋結(jié)構(gòu)及其對(duì)系統(tǒng)特性的影響
9. 4. 2 狀態(tài)反饋的極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)法
9. 4. 3 狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)及分離特性
小結(jié)
習(xí)題
第10章 最優(yōu)控制
10. 1 最優(yōu)控制問(wèn)題
10. 1. 1 被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型
10. 1. 2 邊界條件與目標(biāo)集
10. 1. 3 容許控制集合
10. 1. 4 性能指標(biāo)
10. 1. 5 最優(yōu)控制的研究方法
10. 2 最優(yōu)控制中的變分法
10. 2. 1 泛函與變分
10. 2. 2 歐拉方程
10. 2. 3 橫截條件
10. 3 對(duì)控制變量無(wú)約束的最優(yōu)控制問(wèn)題
10. 3. 1 末端時(shí)刻tf固定時(shí)的最優(yōu)控制問(wèn)題
10. 3. 2 末端時(shí)刻tf自由時(shí)的最優(yōu)控制問(wèn)題
10. 4 極小值原理
10. 4. 1 古典變分法的缺陷
10. 4. 2 極小值原理
10. 5 時(shí)間最優(yōu)控制
10. 5. 1 線性系統(tǒng)的時(shí)間最優(yōu)控制
10. 5. 2 線性系統(tǒng)時(shí)間最優(yōu)控制問(wèn)題解的必要條件
10. 5. 3 雙積分裝置的時(shí)間最優(yōu)控制系統(tǒng)
10. 6 二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制問(wèn)題
10. 6. 1 狀態(tài)調(diào)節(jié)器問(wèn)題
10. 6. 2 定常狀態(tài)調(diào)節(jié)器問(wèn)題
10. 6. 3 輸出調(diào)節(jié)器問(wèn)題
10. 7 動(dòng)態(tài)規(guī)劃
10. 7. 1 最優(yōu)性原理
10. 7. 2 離散時(shí)間線性二次型問(wèn)題
10. 7. 3 連續(xù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃與哈密頓-雅可比方程
小結(jié)
習(xí)題
第11章 系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制
11. 1 隨機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
11. 1. 1 輸入輸出模型
11. 1. 2 狀態(tài)空間模型
11. 2 系統(tǒng)辨識(shí)概念與基本方法
11. 2. 1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
11. 2. 2 系統(tǒng)辨識(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
11. 2. 3 系統(tǒng)辨識(shí)的方法
11. 2. 4 系統(tǒng)辨識(shí)的最小二乘法
11. 2. 5 最小二乘估計(jì)的遞推算法
11. 2. 6 時(shí)變系統(tǒng)的最小二乘估計(jì)
11. 2. 7 有色噪聲情況下的最小二乘法
11. 2. 8 辨識(shí)的其他問(wèn)題
11. 3 自適應(yīng)控制概念與基本方法
11. 3. 1 自適應(yīng)控制概述
11. 3. 2 模型參考自適應(yīng)控制
11. 3. 3 自校正控制系統(tǒng)
小結(jié)
習(xí)題
部分習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)