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第1章 自动控制系统概述1

1.1引言1

1.2自动控制系统的基本概念2

1.3自动控制理论的发展3

1.4自动控制系统的基本原理及组成5

1.4.1开环控制6

1.4.2闭环控制7

1.4.3自动控制系统的基本组成9

1.4.4自动控制系统的实例分析11

1.5自动控制系统的分类16

1.5.1恒值控制系统和随动控制系统16

1.5.2连续系统和离散系统16

1.5.3单输入单输出系统和多输入多输出系统16

1.5.4线性系统和非线性系统16

1.5.5定常系统和时变系统17

1.5.6其他类型17

1.6控制系统的基本要求18

1.7控制系统的设计概述20

1.8 MATLAB在本章中的应用22

本章小结26

习题27

第2章 控制系统的数学模型29

2.1引言29

2.2控制系统的时域数学模型31

2.2.1电气系统31

2.2.2机械系统32

2.3线性系统的传递函数36

2.3.1传递函数的定义36

2.3.2典型环节及其传递函数39

2.3.3电气网络的运算阻抗与传递函数43

2.4控制系统的结构图及其等效变换46

2.4.1结构图的组成47

2.4.2控制系统结构图的建立47

2.4.3结构图的等效变换49

2.4.4信号相加点和分支点的移动和互换51

2.4.5结构图简化示例53

2.5信号流图和梅逊公式55

2.5.1信号流图55

2.5.2梅逊公式56

2.6闭环传递函数的定义59

2.6.1闭环系统概述59

2.6.2闭环系统的传递函数59

2.7非线性系统模型概述62

2.8MATLAB在本章中的应用69

本章小结76

习题77

第3章 线性系统的时域分析81

3.1引言81

3.2系统时间响应的性能指标82

3.3一阶系统的时域分析89

3.3.1一阶系统的数学模型和结构图89

3.3.2一阶系统的单位阶跃响应90

3.3.3一阶系统的单位脉冲响应90

3.3.4一阶系统的单位斜坡响应91

3.3.5一阶系统的单位加速度响应91

3.4二阶系统的时域分析92

3.4.1二阶系统的单位阶跃响应93

3.4.2欠阻尼二阶系统的动态性能分析95

3.5高阶系统时域分析法概述99

3.6控制系统的稳定性分析101

3.6.1稳定的基本概念和稳定的充分必要条件102

3.6.2代数稳定判据103

3.7控制系统稳态误差的分析及计算110

3.7.1稳态误差的定义111

3.7.2系统类型与稳态误差112

3.7.3给定输入信号下的稳态误差计算113

3.7.4扰动作用下的稳态误差计算115

3.7.5减少稳态误差的方法116

3.8 MATLAB在本章中的应用117

本章小结126

习题128

第4章 根轨迹法132

4.1引言132

4.2根轨迹的基本概念133

4.3根轨迹绘制的基本规则136

4.4广义根轨迹147

4.5系统性能的根轨迹法分析150

4.5.1根轨迹分析法概述150

4.5.2增加开环极点对控制系统的影响152

4.5.3增加开环零点对控制系统的影响153

4.5.4结论153

4.6MATLAB在本章中的应用154

本章小结162

习题163

第5章 线性系统的频域分析法164

5.1引言164

5.2频率特性的基本概念165

5.2.1频率特性的定义165

5.2.2频率特性的表示方法168

5.3典型环节的频率特性及特性曲线的绘制171

5.4频域稳定判据及稳定裕量183

5.4.1奈奎斯特稳定判据184

5.4.2奈奎斯特稳定判据的应用187

5.4.3对数稳定判据190

5.4.4稳定裕量191

5.5频率特性与控制系统性能的关系196

5.5.1控制系统性能指标196

5.5.2开环对数幅频特性与性能指标间的关系199

5.6 MATLAB在本章中的应用202

本章小结209

习题211

第6章 线性系统的校正方法215

6.1引言215

6.2系统校正的基本概念216

6.2.1受控对象216

6.2.2性能指标概述216

6.2.3系统校正连接方式217

6.2.4基本控制规律219

6.3系统校正装置224

6.3.1超前校正装置224

6.3.2滞后校正装置228

6.3.3滞后-超前校正装置230

6.3.4超前校正、滞后校正和滞后-超前校正的比较232

6.4反馈校正233

6.4.1反馈校正的特点233

6.4.2反馈校正系统的设计234

6.4.3串联校正与反馈校正比较234

6.5 MATLAB在本章中的应用236

本章小结252

习题253

第7章 计算机控制系统概述255

7.1引言255

7.2计算机控制系统概述256

7.3A/D转换采样过程与采样定理257

7.3.1采样过程257

7.3.2采样定理258

7.3.3采样周期在工程应用中的选择方法260

7.4采样信号的复现261

7.5离散控制系统的数学模型262

7.5.1脉冲传递函数的定义263

7.5.2开环采样系统的脉冲传递函数264

7.5.3闭环采样系统的脉冲传递函数266

7.6采样控制系统的稳定性分析268

7.7其他控制系统简介272

7.7.1过程控制系统简介272

7.7.2机电一体化系统简介274

7.8 MATLAB在本章中的应用276

本章小结280

习题282

附录A 拉普拉斯变换及反变换285

附录B z变换定义及对照表287

附录C 常用校正网络289

附录D Bode图的绘制规则291

附录E 常用MATLAB命令293

参考文献294