自動控制原理

第1章 自動控制系統(tǒng)的一般概念
1.1 引言
1.2 自動控制發(fā)展歷程
1.3 自動控制的實例
1.4 自動控制系統(tǒng)的基本組成及要求
1.4.1 自動控制系統(tǒng)的基本組成
1.4.2 自動控制系統(tǒng)的基本要求
1.5 自動控制系統(tǒng)的分類
1.5.1 按控制方式分類
1.5.2 按控制系統(tǒng)性能分類
1.5.3 控制系統(tǒng)其他的分類方法
1.6 自動控制的發(fā)展前景
1.6.1 自動控制理論的發(fā)展
1.6.2 數控制造業(yè)的發(fā)展
1.6.3 電網調度的自動化技術
1.7 本課程的任務
附錄：自動控制的相關術語
習題
第2章 控制系統(tǒng)的數學模型
2.1 引言
2.2 運動對象的微分方程
2.3 線性微分方程的求解
2.3.1 線性微分方程的特性
2.3.2 非線性微分方程的線性化
2.4 控制系統(tǒng)的復域數學模型
2.5 控制系統(tǒng)的結構圖
2.5.1 結構圖的基本組成
2.5.2 結構圖的繪制
2.5.3 結構圖的基本連接方式
2.5.4 結構圖的簡化
2.6 信號流圖和梅遜公式
2.6.1 信號流圖的基本術語和性質
2.6.2 信號流圖的繪制
2.6.3 梅遜增益公式
2.7 數學模型的實驗測定
附錄：拉普拉斯變換與反變換
習題
第3章 線性系統(tǒng)的時域分析法
3.1 引言
3.2 線性控制系統(tǒng)的時域性能指標及典型輸入
3.2.1 絕對穩(wěn)定性、相對穩(wěn)定性
3.2.2 典型輸入信號
3.2.3 系統(tǒng)的時域性能指標
3.3 一階系統(tǒng)的時域響應
3.3.1 單位階躍響應
3.3.2 單位脈沖響應
3.3.3 單位斜坡響應
3.3.4 一階系統(tǒng)的單位加速度響應
3.4 二階系統(tǒng)的時域響應
3.4.1 二階系統(tǒng)的數學模型
3.4.2 二階系統(tǒng)的特性
3.4.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的響應
3.4.4 臨界阻尼二階系統(tǒng)的響應
3.4.5 過阻尼二階系統(tǒng)的響應
3.4.6 二階系統(tǒng)的性能改善
3.4.7 非零初始條件的二階系統(tǒng)響應
3.5 高階系統(tǒng)的時域響應
3.6 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.6.1 穩(wěn)定性的基本概念
3.6.2 勞斯穩(wěn)定判據
3.6.3 勞斯穩(wěn)定判據特殊情況
3.7 線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算
3.7.1 系統(tǒng)類型
3.7.2 不同類型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.7.3 帶擾動作用線性系統(tǒng)的性能分析
習題
第4章 自動控制系統(tǒng)的根軌跡法
4.1 根軌跡概念
4.2 根軌跡增益及根軌跡方程
4.2.1 根軌跡增益
4.2.2 根軌跡方程
4.3 根軌跡繪制的基本法則
4.4 使用MATLAB繪制根軌跡
4.4.1 求系統(tǒng)根軌跡的函數rlocus()
4.4.2 求系統(tǒng)根軌跡的函數rlocfind()
4.4.3 零極點分布圖函數pzmap()
4.4.4 根軌跡設計工具
4.5 根軌跡與系統(tǒng)性能的關系
4.5.1 根軌跡與系統(tǒng)性能之間的關系
4.5.2 利用根軌跡設計控制系統(tǒng)
4.6 廣義根軌跡
4.6.1 參數根軌跡
4.6.2 零度根軌跡
習題
第5章 自動控制系統(tǒng)的頻域分析法
5.1 引言
5.2 頻率特性的表示方法
5.2.1 幅相頻率特性曲線圖
5.2.2 對數頻率特性圖
5.2.3 其他頻率表示方法
5.3 開環(huán)典型環(huán)節(jié)頻率特性繪制
5.3.1 典型最小相位環(huán)節(jié)的幅頻曲線
5.3.2 典型非最小相位環(huán)節(jié)的幅頻曲線
5.4 一般系統(tǒng)頻率特性的繪制
5.5 特定系統(tǒng)頻率特性的表示方法
5.5.1 v型開環(huán)傳遞函數的幅相曲線繪制
5.5.2 v型開環(huán)傳遞函數的對數頻率特性曲線的繪制
5.5.3 帶二階零阻尼系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數幅相曲線的繪制
5.5.4 帶二階零阻尼系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數對數頻率特性曲線的繪制
5.5.5 帶延遲環(huán)節(jié)系統(tǒng)幅相曲線的繪制
5.6 頻率特性的重要性質
5.7 頻域系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5.7.1 基本概念及數學基礎
5.7.2 奈奎斯特穩(wěn)定性判據
5.7.3 奈奎斯特穩(wěn)定性判據應用舉例
5.7.4 對數頻率特性的穩(wěn)定性判據
5.8 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度
5.8.1 幅值裕度
5.8.2 相角裕度
5.8.3 穩(wěn)定裕度舉例
5.8.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性小結
5.9 使用MATLAB繪制系統(tǒng)的頻率特性
5.9.1 控制系統(tǒng)的幅相特性的繪制
5.9.2 控制系統(tǒng)的對數頻率特性的繪制
5.9.3 控制系統(tǒng)的Nichols曲線的繪制
5.9.4 控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的計算和判斷
5.9.5 帶延遲環(huán)節(jié)系統(tǒng)的分析
5.10 閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標
5.10.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的帶寬
5.10.2 閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬對系統(tǒng)性能的影響
5.10.3 閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)之間的關系
5.10.4 閑環(huán)二階系統(tǒng)頻域指標和時域指標之間的關系
5.10.5 Nichols圖線的應用
5.11 頻域系統(tǒng)的設計舉例
5.11.1 給定目標性能，設計系統(tǒng)傳遞函數
5.11.2 遠程遙控偵察車
5.11.3 雕刻機控制系統(tǒng)
附錄：傅氏變換
習題
第6章 自動控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正
6.1 引言
6.2 常用校正裝置
6.2.1 無源校正網絡
6.2.2 有源校正裝置
6.2.3 PID控制器
6.3 系統(tǒng)的串聯(lián)校正
6.3.1 頻率響應法校正方法
6.3.2 串聯(lián)超前校正
6.3.3 串聯(lián)滯后校正
6.3.4 串聯(lián)滯后一超前校正
6.3.5 串聯(lián)校正的預期頻率特性綜合法
6.4 反饋校正
6.4.1 反饋校正的原理
6.4.2 反饋校正的特點
6.4.3 反饋校正的綜合
6.4.4 測速一超前網絡反饋校正
6.5 復合校正
6.5.1 按擾動補償的復合校正
6.5.2 按輸入補償的復合校正
6.5.3 串聯(lián)綜合法校正
6.5.4 串聯(lián)工程綜合設計法
習題
第7章 離散采樣系統(tǒng)
7.1 概述
7.2 計算機控制系統(tǒng)的組成及特點
7.2.1 計算機反饋控制系統(tǒng)
7.2.2 計算機控制系統(tǒng)的組成
7.2.3 計算機控制系統(tǒng)的特點
7.3 信號轉換
7.3.1 A／D轉換
7.3.2 采樣信號
7.3.3 采樣定理
7.3.4 采樣周期T的選取
7.3.5 信號恢復與保持器
7.4 Z變換
7.4.1 采樣信號拉氏變換
7.4.2 Z變換的定義
7.5 Z變換的性質和定理
7.6 Z變換的求法
7.6.1 級數求和法
7.6.2 基于Z變換定理求法
7.6.3 部分分式展開法
7.6.4 留數計算法
7.7 Z反變換
7.7.1 冪級數展開法
7.7.2 部分分式展開法
7.7.3 反演積分法
7.8 Z傳遞函數
7.8.1 Z傳遞函數的定義
7.8.2 Z傳遞函數與單位脈沖響應序列的關系
7.9 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
7.9.1 離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念
7.9.2 離散系統(tǒng)穩(wěn)定性判據
7.10 線性離散系統(tǒng)的響應分析
習題
第8章 自動控制系統(tǒng)的工業(yè)應用
8.1 典型控制單元
8.1.1 彈簧
8.1.2 電位差計和變阻器
8.1.3 伺服電機
8.2 典型控制器
8.2.1 液壓控制器
8.2.2 電氣控制器
8.2.3 鏈式控制
8.2.4 比例控制
8.3 工業(yè)應用實例
8.3.1 蒸汽發(fā)生器
8.3.2 水處理系統(tǒng)
8.3.3 空氣調節(jié)系統(tǒng)
8.3.4 無人駕駛飛機
參考文獻