图书介绍
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- 左为恒，周林主编 著
- 出版社： 北京：机械工业出版社
- ISBN：9787111222057
- 出版时间：2007
- 标注页数：298页
- 文件大小：13MB
- 文件页数：306页
- 主题词：自动控制理论－高等学校－教材
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图书目录
第1章 自动控制理论及MATLAB简介1
1.1 自动控制的历史1
1.2 自动控制理论的基本概念3
1.2.1 经典控制理论和现代控制理论3
1.2.2 开环控制和闭环控制4
1.2.3 自动控制举例7
1.2.4 自动控制系统的分类8
1.2.5 对自动控制系统的基本要求9
1.3 控制系统MATLAB计算及仿真10
1.3.1 控制系统计算机仿真的基本概念10
1.3.2 MATLAB简介10
1.3.3 控制系统MATLAB计算仿真的优秀性能13
1.3.4 MATLAB开发控制系统流程13
1.4 习题14
第2章 控制系统的数学模型15
2.1 系统微分方程的建立15
2.2 传递函数18
2.2.1 传递函数的基本概念和定义18
2.2.2 传递函数的基本性质19
2.2.3 传递函数的求取20
2.3 典型环节的传递函数21
2.3.1 比例环节21
2.3.2 惯性环节22
2.3.3 积分环节23
2.3.4 微分环节24
2.3.5 振荡环节25
2.3.6 延迟环节26
2.4 闭环控制系统的动态结构图27
2.4.1 动态结构图的概念27
2.4.2 动态结构图的建立28
2.5 动态结构图的等效变换29
2.5.1 动态结构图的等效变换29
2.5.2 动态结构图的等效变换举例32
2.5.3 梅逊公式32
2.6 控制系统的传递函数34
2.6.1 开环传递函数34
2.6.2 给定输入作用下的闭环系统35
2.6.3 扰动N（s）作用下的闭环传递函数36
2.6.4 给定输入和扰动输入同时作用下的闭环系统36
2.7 习题36
第3章 时域分析法41
3.1 典型输入信号与系统的性能指标41
3.1.1 典型的初始状态41
3.1.2 典型的输入信号41
3.1.3 单位阶跃响应的性能指标43
3.2 典型一阶系统的时域响应44
3.2.1 典型一阶系统的数学模型44
3.2.2 典型一阶系统的单位阶跃响应44
3.2.3 典型一阶系统的单位斜坡响应45
3.2.4 典型一阶系统的单位脉冲响应46
3.2.5 三种响应间的关系46
3.3 典型二阶系统的阶跃响应47
3.3.1 典型二阶系统的数学模型47
3.3.2 典型二阶系统的单位阶跃响应48
3.3.3 欠阻尼二阶系统阶跃响应的性能指标50
3.3.4 改善二阶系统动态特性的方法53
3.4 高阶系统的时域响应55
3.4.1 三阶系统的阶跃响应55
3.4.2 高阶系统的动态性能分析56
3.4.3 高阶系统的分析方法56
3.5 控制系统的稳定性与代数判据57
3.5.1 稳定的基本概念57
3.5.2 系统稳定的条件57
3.5.3 系统稳定的必要条件59
3.5.4 劳斯（Routh）判据60
3.5.5 劳斯判据的特殊情况61
3.5.6 用劳斯判据分析系统参数与稳定性的关系62
3.5.7 古尔维茨（Hurwitz）判据63
3.6 稳态误差分析64
3.6.1 误差与稳态误差的定义64
3.6.2 给定输入下的稳态误差65
3.6.3 振动作用下的稳态误差68
3.6.4 改善系统稳态精度的方法69
3.7 习题70
第4章 根轨迹法74
4.1 根轨迹的基本概念74
4.2 根轨迹方程75
4.2.1 根轨迹方程的定义75
4.2.2 用试探法绘制根轨迹76
4.3 根轨迹的绘制法则77
4.4 广义根轨迹88
4.4.1 参量根轨迹88
4.4.2 延迟系统的根轨迹89
4.4.3 正反馈回路和零度根轨迹92
4.5 控制系统的根轨迹分析94
4.5.1 闭环零、极点分布与系统性能的关系94
4.5.2 闭环主导极点的分布与系统阶跃响应的关系95
4.5.3 增加零、极点对根轨迹和系统动态性能的影响98
4.6 习题99
第5章 频率特性法103
5.1 频率特性的基本概念103
5.2 频率特性的几何表示法106
5.2.1 极坐标图（奈奎斯特图）106
5.2.2 对数坐标图（伯德图）106
5.3 典型环节的频率特性107
5.3.1 比例环节107
5.3.2 积分环节108
5.3.3 惯性环节108
5.3.4 振荡环节109
5.3.5 微分环节与比例微分环节111
5.3.6 延迟环节111
5.4 系统开环频率特性的绘制112
5.4.1 开环对数频率特性曲线的绘制112
5.4.2 开环幅相特性曲线的绘制118
5.5 奈奎斯特稳定判据和对数频率稳定判据119
5.5.1 奈奎斯特稳定判据119
5.5.2 对数频率稳定判据123
5.5.3 稳定裕量124
5.6 开环频率特性与系统阶跃响应的关系125
5.6.1 伯德定理126
5.6.2 开环对数幅频特性的低频段与系统稳态误差的关系126
5.6.3 开环频率特性的中频段与系统动态性能的关系126
5.6.4 高频段的作用129
5.7 闭环系统的频域特性分析130
5.7.1 闭环系统的频域性能指标130
5.7.2 闭环频率特性的求法134
5.7.3 等M圆135
5.7.4 等N圆（等α圆）136
5.7.5 利用等M圆和等N圆线图求闭环频率特性137
5.8 习题138
第6章 控制系统的校正142
6.1 概述142
6.1.1 系统的性能指标142
6.1.2 校正的一般概念143
6.1.3 控制系统的校正方式144
6.2 PID控制规律分析145
6.2.1 比例（P）控制规律145
6.2.2 比例加微分（PD）控制规律145
6.2.3 积分（I）控制规律147
6.2.4 比例积分（PI）控制规律147
6.2.5 比例加积分加微分（PID）控制规律149
6.3 串联校正149
6.3.1 常用校正装置及其特性149
6.3.2 频率特性法在系统校正中的应用153
6.4 反馈校正160
6.4.1 利用反馈改变局部结构、参数160
6.4.2 利用反馈减弱参数变化对系统性能的影响162
6.5 复合校正164
6.5.1 附加前馈校正的复合控制164
6.5.2 附加干扰补偿校正的复合控制166
6.6 控制系统的“最佳”模型设计方法167
6.6.1 开环“最佳”控制模型的选择167
6.6.2 控制系统模型的近似处理169
6.6.3 基于二阶“最佳”模型设计方法的应用171
6.6.4 基于三阶“最佳”模型设计方法的应用173
6.6.5 说明175
6.7 习题176
第7章 非线性系统179
7.1 常见的非线性特性179
7.1.1 死区179
7.1.2 饱和180
7.1.3 间隙180
7.1.4 继电特性181
7.2 非线性系统的特点182
7.3 典型非线性特性的描述函数183
7.3.1 描述函数的定义183
7.3.2 几种典型的非线性特性的描述函数185
7.4 用描述函数法分析非线性系统189
7.4.1 非线性系统的稳定分析189
7.4.2 自激振荡的稳定性190
7.4.3 用描述函数法分析非线性系统190
7.5 相平面法基础192
7.5.1 相平面图的绘制192
7.5.2 相平面图的性质194
7.5.3 奇点与极限环195
7.5.4 用相平面法分析非线性系统196
7.6 习题199
第8章 现代控制理论基础202
8.1 状态变量及状态空间表达式202
8.1.1 状态空间法的提出202
8.1.2 状态与状态空间表达式203
8.2 状态空间表达式的建立205
8.2.1 由系统运动规律建立状态空间表达式205
8.2.2 由系统的动态结构图建立状态空间表达式206
8.2.3 由系统的微分方程或传递函数建立状态空间表达式209
8.3 状态方程的线性变换217
8.3.1 矩阵的特征方程、特征值和特征向量218
8.3.2 变换矩阵P的求取219
8.4 线性定常系统状态方程的解224
8.4.1 齐次状态方程的解224
8.4.2 线性定常系统的状态转移矩阵225
8.4.3 非齐次状态方程的解226
8.5 线性系统的可控性和可观测性228
8.5.1 线性定常系统的可控性229
8.5.2 线性定常系统的可观测性233
8.5.3 对偶原理236
8.5.4 可控性、可观测性与传递函数的关系237
8.6 习题239
第9章 采样控制系统246
9.1 采样控制系统的基本概念246
9.2 连续信号的采样与复现247
9.2.1 采样过程247
9.2.2 信号保持250
9.3 Z变换与Z反变换250
9.3.1 Z变换的定义251
9.3.2 Z变换的基本定理254
9.3.3 Z反变换257
9.4 采样控制系统的数学模型259
9.4.1 线性常系数差分方程及其求解259
9.4.2 脉冲传递函数的基本概念260
9.4.3 采样控制系统脉冲传递函数的求取263
9.5 采样控制系统的稳定性与稳态误差268
9.5.1 采样控制系统稳定性分析268
9.5.2 采样控制系统稳态误差计算271
9.6 习题272
第10章 计算机辅助分析与设计275
10.1 MATLAB语言简介275
10.1.1 进入MATLAB环境和执行MATLAB的命令与程序275
10.1.2 Simulink软件包275
10.2 建立动态系统的数学模型276
10.2.1 由传递函数描述的系统模型276
10.2.2 由状态方程描述的系统模型277
10.2.3 不同模型之间的相互转换278
10.2.4 建立复杂系统的数学模型279
10.3 控制系统的时域分析280
10.3.1 稳定性分析280
10.3.2 求解时域响应282
10.3.3 系统的稳态误差285
10.4 控制系统的根轨迹分析285
10.4.1 根轨迹的绘制285
10.4.2 基于根轨迹的系统设计286
10.5 控制系统的频域分析288
10.5.1 Bode图的绘制288
10.5.2 Nyquist曲线的绘制288
10.5.3 求解幅值裕量和相位裕量289
10.5.4 基于频率特性的系统串联校正290
10.6 非线性环节的仿真291
10.7 状态空间分析293
10.7.1 矩阵指数及状态方程的解293
10.7.2 系统的可控性与可观测性判别294
10.8 习题296
参考文献298