自動(dòng)控制原理（第2版）

前言
第1章 引論
1.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述
1.1.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念
1.1.2 開環(huán)控制
1.1.3 閉環(huán)控制
1.1.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成
1.1.5 自動(dòng)控制理論的發(fā)展
1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型
1.2.1 按信號流向劃分
1.2.2 按輸入信號變化規(guī)律劃分
1.2.3 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)
1.2.4 定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)
1.2.5 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)
1.2.6 單輸入單輸出系統(tǒng)與多輸入多輸出系統(tǒng)
1.3 控制系統(tǒng)性能的基本要求和本課程的主要任務(wù)
1.3.1 控制系統(tǒng)性能的基本要求
1.3.2 本課程的主要任務(wù)
1.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例*
1.4.1 磁盤驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)
1.4.2 烘烤爐溫度控制系統(tǒng)
1.4.3 傳動(dòng)控制系統(tǒng)
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 線性系統(tǒng)的時(shí)間域數(shù)學(xué)模型：微分方程
2.1.1 列寫系統(tǒng)微分方程的一般方法
2.1.2 線性系統(tǒng)的特點(diǎn)
2.1.3 線性定常系統(tǒng)微分方程的求解
2.1.4 運(yùn)動(dòng)的模態(tài)*
2.2 非線性數(shù)學(xué)模型的線性化*
2.3 線性系統(tǒng)的復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)模型：傳遞函數(shù)
2.3.1 傳遞函數(shù)的定義
2.3.2 傳遞函數(shù)的基本性質(zhì)
2.3.3 傳遞函數(shù)的常用表達(dá)形式
2.3.4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.4 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
2.4.1 結(jié)構(gòu)圖的組成和繪制
2.4.2 結(jié)構(gòu)圖的等效變換和簡化
2.5 信號流圖和梅森增益公式
2.5.1 信號流圖的組成及性質(zhì)
2.5.2 根據(jù)微分方程繪制信號流圖
2.5.3 根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖繪制信號流圖
2.5.4 梅森增益公式
2.6 MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示*
2.6.1 傳遞函數(shù)
2.6.2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖模型
2.6.3 控制系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
MATLAB實(shí)踐與拓展題*
第3章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法
3.1 系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)及其性能指標(biāo)
3.1.1 典型輸入信號
3.1.2 時(shí)域響應(yīng)過程
3.1.3 性能指標(biāo)
3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)圖
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)
3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)圖
3.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.3.3 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)
3.4 高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.4.1 高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析
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)定性的概念及定義
3.5.2 線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.5.3 線性系統(tǒng)的代數(shù)判據(jù)：勞斯穩(wěn)定判據(jù)
3.5.4 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
3.6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.1 關(guān)于穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念
3.6.2 給定信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差（靜態(tài)誤差系數(shù)法）
3.6.3 擾動(dòng)信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.4 提高系統(tǒng)控制精度的措施
3.7 MATLAB在時(shí)域分析中的應(yīng)用
3.7.1 用MATLAB求系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)
3.7.2 任意函數(shù)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)
3.7.3 LTI觀測器
3.7.4 Simulink中的時(shí)域響應(yīng)分析舉例
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
MATLAB實(shí)踐與拓展題*
第4章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法
4.1 根軌跡的基本概念
4.1.1 根軌跡的定義
4.1.2 根軌跡方程及其幅值和相角條件
4.2 根軌跡繪制的基本規(guī)則
4.2.1 繪制根軌跡的基本規(guī)則
4.2.2 根軌跡繪制例題
4.3 廣義根軌跡
4.3.1 參量根軌跡
4.3.2 零度根軌跡
4.4 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法
4.4.1 根軌跡與穩(wěn)定性分析
4.4.2 根軌跡與動(dòng)態(tài)性能分析
4.4.3 增加開環(huán)零、極點(diǎn)對控制系統(tǒng)性能的影響
4.4.4 設(shè)計(jì)示例：磁盤驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)
4.5 MATLAB在根軌跡繪制中的應(yīng)用*
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
MATLAB實(shí)踐與拓展題*
第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析
5.1 頻率特性
5.1.1 頻率特性的基本概念
5.1.2 頻率特性的求取
5.1.3 頻率特性的圖示法
5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.2.1 比例環(huán)節(jié)
5.2.2 積分環(huán)節(jié)
5.2.3 純微分環(huán)節(jié)
5.2.4 慣性環(huán)節(jié)
5.2.5 一階微分環(huán)節(jié)
5.2.6 振蕩環(huán)節(jié)
5.2.7 二階微分環(huán)節(jié)
5.2.8 延遲環(huán)節(jié)
5.3 控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性
5.3.1 開環(huán)奈氏圖
5.3.2 開環(huán)Bode圖
5.3.3 最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)
5.3.4 延遲系統(tǒng)
5.3.5 傳遞函數(shù)的實(shí)驗(yàn)法確定
5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.1 引言
5.4.2 幅角原理
5.4.3 奈氏判據(jù)
5.4.4 奈氏判據(jù)中N的簡易判斷方法
5.5 穩(wěn)定裕量
5.5.1 相對穩(wěn)定性
5.5.2 兩個(gè)重要頻率
5.5.3 兩個(gè)穩(wěn)定裕量指標(biāo)
5.5.4 穩(wěn)定裕量在Bode圖中的表示
5.5.5 相對穩(wěn)定性與對數(shù)幅頻特性曲線中頻段的關(guān)系
5.5.6 穩(wěn)定裕量指標(biāo)的求解
5.6 頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系
5.6.1 開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線與系統(tǒng)性能的關(guān)系
5.6.2 開環(huán)頻域指標(biāo)與閉環(huán)時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系
5.6.3 開環(huán)頻域指標(biāo)與閉環(huán)頻域指標(biāo)的關(guān)系
5.7 例題精解*
5.8 MATLAB頻域特性分析*
5.8.1 用MATLAB繪制奈氏圖
5.8.2 用MATLAB繪制Bode圖
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
MATLAB實(shí)踐與拓展題*
第6章 控制系統(tǒng)的校正
6.1 校正的基本概念和方法
6.1.1 校正的基本概念
6.1.2 常用的校正方法
6.1.3 校正的性能指標(biāo)
6.1.4 校正裝置及校正目標(biāo)
6.2 串聯(lián)超前校正
6.2.1 超前校正裝置及特點(diǎn)
6.2.2 超前校正裝置的設(shè)計(jì)
6.3 串聯(lián)滯后校正
6.3.1 滯后校正裝置及特點(diǎn)
6.3.2 滯后校正裝置的設(shè)計(jì)
6.4 串聯(lián)滯后超前校正
6.4.1 滯后超前校正裝置及特點(diǎn)
6.4.2 滯后超前校正裝置的設(shè)計(jì)
6.5 PID控制器
6.5.1 比例積分（PI）控制器
6.5.2 比例微分（PD）控制器
6.5.3 比例積分微分（PID）控制器
6.5.4 PID控制器的實(shí)現(xiàn)
6.6 期望頻率特性法校正
6.6.1 期望開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的繪制
6.6.2 期望特性法串聯(lián)校正
6.7 反饋校正
6.7.1 反饋校正的原理
6.7.2 反饋校正的設(shè)計(jì)
6.7.3 反饋校正的其他應(yīng)用
6.8 復(fù)合校正
6.8.1 復(fù)合校正的基本概念
6.8.2 按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.8.3 按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正
6.9 例題精解*
6.1 0基于MATLAB和Simulink的系統(tǒng)校正*
6.1 0.1 相位超前校正
6.1 0.2 相位滯后校正
6.1 0.3 利用Simulink工具箱實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)校正
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
MATLAB實(shí)踐與拓展題*
第7章 非線性系統(tǒng)分析
7.1 引言
7.2 典型非線性特性
7.2.1 常見的幾種典型非線性特性
7.2.2 非線性系統(tǒng)的特征
7.2.3 非線性特性的應(yīng)用
7.2.4 非線性系統(tǒng)的分析方法
7.3 描述函數(shù)法
7.3.1 描述函數(shù)的定義及求法
7.3.2 典型非線性特性的描述函數(shù)
7.3.3 非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
7.3.4 自激振蕩的分析與計(jì)算
7.4 相平面法
7.4.1 相平面法的基本概念
7.4.2 相軌跡圖的繪制
7.4.3 奇點(diǎn)和奇線
7.4.4 用相平面法分析非線性系統(tǒng)
7.5 MATLAB在非線性系統(tǒng)分析中的應(yīng)用
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
MATLAB實(shí)踐與拓展題*
第8章 離散控制系統(tǒng)
8.1 引言
8.1.1 離散系統(tǒng)的基本概念
8.1.2 離散系統(tǒng)的特點(diǎn)
8.2 信號的采樣與復(fù)現(xiàn)
8.2.1 采樣過程
8.2.2 采樣定理
8.2.3 零階保持器
8.3 z變換
8.3.1 z變換的定義
8.3.2 z變換的性質(zhì)
8.3.3 z反變換
8.4 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
8.4.1 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)定義
8.4.2 脈沖傳遞函數(shù)
8.4.3 開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
8.4.4 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
8.5 離散系統(tǒng)的性能分析
8.5.1 穩(wěn)定性分析與判斷
8.5.2 穩(wěn)態(tài)誤差及其計(jì)算
8.5.3 閉環(huán)極點(diǎn)與瞬態(tài)響應(yīng)的關(guān)系
8.5.4 動(dòng)態(tài)性能分析
8.6 MATLAB在離散系統(tǒng)分析中
的應(yīng)用*
本章小結(jié)
思考題
習(xí)題
MATLAB實(shí)踐與拓展題*
附錄A 常用函數(shù)的拉氏變換表和z變換表
附錄B MATLAB和Simulink簡介
附錄C 控制理論中常用術(shù)語的
中英文對照表
參考文獻(xiàn)