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控制工程基礎(chǔ)
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叢 書 名：全國(guó)高等院校儀器儀表及自動(dòng)化類“十二五”規(guī)劃教材
本書主要介紹控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論和方法，內(nèi)容包括系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析、根軌跡分析、頻域分析，以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與離散控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。 本書的主要特點(diǎn)是淡化經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的界限，重點(diǎn)突出基礎(chǔ)共性問(wèn)題，不苛求嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推演，在保持課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性下，側(cè)重于基本概念、理論和方法的理解與應(yīng)用，適應(yīng)傳授科學(xué)知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力并重的需要
譚躍剛，教授，現(xiàn)為武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院副院長(zhǎng)，測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)帶頭人，中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)理事，武漢市機(jī)械傳動(dòng)與設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程委員會(huì)委員。
第1章緒論1.1控制與反饋控制1.2開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制1.2.1開(kāi)環(huán)控制1.2.2閉環(huán)控制1.3控制系統(tǒng)的分類1.4控制理論的發(fā)展歷程1.5控制系統(tǒng)的性能基本要求和設(shè)計(jì)1.5.1對(duì)控制系統(tǒng)性能的基本要求1.5.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題習(xí)題第2章系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1概述2.2系統(tǒng)的微分方程2.2.1系統(tǒng)的微分方程2.2.2非線性微分方程的線性化2.3系統(tǒng)的狀態(tài)方程2.3.1基本概念2.3.2線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立2.4系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2.4.1傳遞函數(shù)的定義和特性2.4.2傳遞函數(shù)的計(jì)算2.4.3傳遞函數(shù)的基本形式2.4.4典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)2.5控制系統(tǒng)的方框圖2.5.1方框圖的建立2.5.2方框圖的等效變換2.5.3梅遜公式2.6控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2.7系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB建模2.7.1傳遞函數(shù)的MATLAB建模2.7.2狀態(tài)空間表達(dá)式的MATLAB建模習(xí)題第3章系統(tǒng)的時(shí)域分析3.1概述3.2系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)3.3系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的求解3.3.1基于微分方程求解時(shí)域響應(yīng)3.3.2基于狀態(tài)方程求解時(shí)域響應(yīng)3.3.3基于傳遞函數(shù)求解時(shí)域響應(yīng)3.4系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)3.4.1系統(tǒng)輸出響應(yīng)的時(shí)間歷程3.4.2系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)3.4.3系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)3.5系統(tǒng)的時(shí)域性能分析3.5.1一階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.5.2二階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.5.3高階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.6控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差3.6.1穩(wěn)態(tài)誤差的概念3.6.2系統(tǒng)的類型3.6.3系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算3.6.4提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法3.7系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析3.7.1穩(wěn)定性概念3.7.2系統(tǒng)穩(wěn)定的條件3.7.3系統(tǒng)穩(wěn)定性的勞斯判據(jù)3.7.4勞斯判據(jù)的應(yīng)用3.8系統(tǒng)的可控性與可觀性3.8.1可控性及其判斷3.8.2可觀性及其判斷3.8.3系統(tǒng)傳遞函數(shù)與可控性、可觀性的關(guān)系3.9系統(tǒng)時(shí)域性能的MATLAB分析習(xí)題第4章系統(tǒng)的根軌跡分析4.1根軌跡的基本概念4.2根軌跡的基本條件與繪制規(guī)則4.2.1根軌跡的基本條件4.2.2繪制根軌跡的規(guī)則4.3系統(tǒng)的根軌跡繪制4.3.1最小相位系統(tǒng)的根軌跡4.3.2系統(tǒng)的參量根軌跡4.3.3零度根軌跡4.4控制系統(tǒng)的根軌跡分析4.4.1增加開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響4.4.2系統(tǒng)性能的根軌跡分析4.5系統(tǒng)根軌跡的MATLAB分析習(xí)題第5章控制系統(tǒng)的頻域分析5.1系統(tǒng)的頻率特性5.2控制系統(tǒng)的頻率特性圖5.2.1系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖5.2.2系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性圖5.3基于系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻域特性的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)5.3.1系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定條件5.3.2基于對(duì)數(shù)頻率特性圖的系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)5.4系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性5.5系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)5.5.1開(kāi)環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性的關(guān)系5.5.2頻域性能指標(biāo)5.5.3頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系5.6MATLAB在系統(tǒng)頻域特性分析中的應(yīng)用5.6.1控制系統(tǒng)的頻域特性5.6.2頻域響應(yīng)分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)習(xí)題第6章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1概述6.2串聯(lián)超前校正6.2.1超前校正裝置6.2.2基于根軌跡的超前校正6.2.3基于頻率響應(yīng)法的超前校正6.3串聯(lián)滯后校正6.3.1滯后校正裝置6.3.2基于根軌跡法的滯后校正6.3.3基于頻域分析法的滯后校正6.4串聯(lián)滯后－超前校正6.4.1滯后超前校正裝置6.4.2基于根軌跡法的滯后超前校正6.4.3基于頻域分析法的滯后超前校正6.5PID控制6.5.1PID控制方法6.6狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置6.6.1狀態(tài)反饋6.6.2極點(diǎn)配置方法6.7應(yīng)用MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)習(xí)題第7章離散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論7.1概述7.2信號(hào)的采樣與復(fù)現(xiàn)7.2.1信號(hào)的采樣7.2.2信號(hào)的復(fù)現(xiàn)7.3z變換與z反變換7.4離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型7.4.1差分方程7.4.2離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式7.4.3脈沖傳遞函數(shù)7.5離散系統(tǒng)的時(shí)域分析7.5.1離散系統(tǒng)的時(shí)域性能分析7.5.2離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析7.5.3離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差7.6離散系統(tǒng)的根軌跡分析7.7離散系統(tǒng)的頻域分析7.7.1離散系統(tǒng)的頻率特性7.7.2離散系統(tǒng)的頻率特性分析7.8離散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.8.1離散系統(tǒng)的PID控制7.8.2最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.9離散系統(tǒng)的MATLAB分析與設(shè)計(jì)7.9.1連續(xù)系統(tǒng)的離散化7.9.2離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型7.9.3離散系統(tǒng)的分析7.9.4離散控制器的設(shè)計(jì)習(xí)題附錄A參考文獻(xiàn)
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