工程控制基礎（第2版）

第1章緒論
1.1引言
1.2自動控制系統(tǒng)的基本原理和組成
1.2.1自動控制系統(tǒng)
1.2.2反饋原理與優(yōu)化設計
1.2.3自動控制系統(tǒng)的組成
1.3自動控制系統(tǒng)的分類
1.3.1按信號的傳遞路徑來分
1.3.2按系統(tǒng)輸出信號的變化規(guī)律來分
1.3.3按系統(tǒng)傳輸信號的性質來分
1.3.4按系統(tǒng)的輸入輸出特性來分
1.4控制系統(tǒng)實例
1.4.1內燃機的轉速控制系統(tǒng)
1.4.2角度隨動系統(tǒng)
1.5本書概貌
習題
第2章控制系統(tǒng)的數學模型
2.1控制系統(tǒng)的時域數學模型——微分方程
2.1.1系統(tǒng)的微分方程舉例
2.1.2非線性系統(tǒng)的線性化
2.2控制系統(tǒng)的復域數學模型——傳遞函數
2.2.1傳遞函數定義
2.2.2傳遞函數性質
2.3控制系統(tǒng)的頻域數學模型——頻率特性
2.4典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數
2.4.1比例環(huán)節(jié)
2.4.2微分環(huán)節(jié)
2.4.3積分環(huán)節(jié)
2.4.4慣性環(huán)節(jié)（非周期環(huán)節(jié)）
2.4.5振蕩環(huán)節(jié)
2.4.6時間延遲環(huán)節(jié)（時滯環(huán)節(jié)）
2.5控制系統(tǒng)的方塊圖
2.5.1系統(tǒng)方塊圖
2.5.2方塊圖的基本運算法則
2.5.3系統(tǒng)常用的傳遞函數
2.5.4方塊圖的簡化法則
2.6信號流圖
2.6.1幾個定義
2.6.2信號流圖的性質及運算法則
2.6.3信號流圖與方塊圖之間等效關系
2.6.4梅遜公式
2.7物理元件和系統(tǒng)的數學模型
2.7.1機械系統(tǒng)
2.7.2電氣系統(tǒng)
2.7.3熱力系統(tǒng)
2.7.4液位系統(tǒng)
2.7.5典型位置隨動系統(tǒng)的數學模型
2.8MATLAB在系統(tǒng)數學模型轉換中的應用
2.8.1MATLAB中傳遞函數的分式多項式的表示
2.8.2傳遞函數的零極點表示
2.8.3用MATLAB計算系統(tǒng)的傳遞函數
2.8.4MATLAB中多項式與因式分解形式的互相轉換
小結
習題
第3章自動控制系統(tǒng)的時域分析
3.1典型測試信號
3.1.1階躍信號
3.1.2速度信號（斜坡信號）
3.1.3加速度信號（拋物線信號）
3.1.4脈沖信號
3.1.5正弦信號
3.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.2.1穩(wěn)定性的基本概念
3.2.2線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.2.3勞斯穩(wěn)定性判據
3.2.4用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性
3.3控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性——穩(wěn)態(tài)誤差分析
3.3.1穩(wěn)態(tài)誤差和控制系統(tǒng)類型
3.3.2穩(wěn)態(tài)誤差系數和穩(wěn)態(tài)誤差計算
3.3.3幾點結論
3.4控制系統(tǒng)的動態(tài)特性——動態(tài)響應分析
3.4.1控制系統(tǒng)動態(tài)響應指標
3.4.2一階系統(tǒng)的動態(tài)響應
3.4.3二階系統(tǒng)動態(tài)響應的描述參數
3.4.4二階系統(tǒng)的單位階躍響應
3.4.5二階系統(tǒng)的動態(tài)響應指標
3.4.6二階系統(tǒng)的參數優(yōu)化
3.5高階系統(tǒng)的動態(tài)響應
3.5.1高階系統(tǒng)動態(tài)響應的特點
3.5.2主導極點、偶極子和附加零極點
3.6利用MATLAB分析系統(tǒng)性能
3.6.1step命令
3.6.2impulse命令
3.6.3lsim命令
小結
習題
第4章根軌跡法
4.1閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡
4.1.1根軌跡的定義
4.1.2根軌跡的幅值條件和相角條件
4.2繪制根軌跡的基本規(guī)則
4.2.1繪制根軌跡的基本規(guī)則和步驟
4.2.2開環(huán)零、極點的變化對根軌跡的影響
4.3根軌跡在系統(tǒng)參數優(yōu)化中的應用
4.3.1用根軌跡分析閉環(huán)主導極點
4.3.2用根軌跡優(yōu)化系統(tǒng)的主導極點
4.4用MATLAB繪制根軌跡
小結
習題
第5章線性系統(tǒng)的頻域分析——頻率響應法
5.1頻率特性
5.1.1線性定常系統(tǒng)對正弦輸入信號的響應
5.1.2系統(tǒng)的頻率特性
5.1.3頻率特性的性質
5.2頻率特性圖
5.2.1頻率特性的極坐標圖（奈氏圖）
5.2.2典型環(huán)節(jié)的奈氏圖
5.2.3對數頻率特性圖（伯德圖）
5.2.4基本因子的伯德圖
5.2.5控制系統(tǒng)的伯德圖
5.2.6最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)
5.2.7對數幅相特性圖
5.2.8用MATLAB作頻率特性圖
5.3頻域中的穩(wěn)定性判據
5.3.1引言
5.3.2幅角原理
5.3.3奈氏穩(wěn)定性判據
5.3.4伯德圖的奈氏判據
5.4根據伯德圖求系統(tǒng)傳遞函數
5.5基于頻率特性的性能分析與優(yōu)化設計
5.5.1開環(huán)頻率特性的性能指標
5.5.2穩(wěn)定裕量
5.5.3開環(huán)頻域指標與時域性能指標的關系
5.5.4基于閉環(huán)頻率特性的系統(tǒng)性能分析
5.5.5從尼科爾斯圖求閉環(huán)系統(tǒng)的頻域指標
5.5.6用MATLAB分析系統(tǒng)的動態(tài)性能
小結
習題
第6章線性控制系統(tǒng)的設計
6.1引言
6.2不同域中系統(tǒng)動態(tài)性能指標的相互關系
6.3串聯校正
6.3.1相位超前校正
6.3.2相位滯后校正
6.3.3相位超前滯后校正
6.3.4有源校正網絡
6.3.5不希望極點的抵消
6.4局部反饋校正
6.4.1局部反饋校正的基本原理
6.4.2速度反饋
6.4.3速度微分反饋
6.5PID控制器
6.5.1比例積分控制
6.5.2比例微分控制
6.5.3比例積分微分控制
6.5.4PID的參數優(yōu)化
6.5.5PID控制的實現
6.6前饋補償與復合控制
6.6.1按輸入補償的復合控制系統(tǒng)
6.6.2按擾動補償的復合控制系統(tǒng)
小結
習題
第7章非線性反饋控制系統(tǒng)
7.1非線性控制系統(tǒng)概述
7.1.1典型非線性特性
7.1.2非線性系統(tǒng)的特點
7.2描述函數法
7.2.1描述函數的基本概念
7.2.2典型非線性特性的描述函數
7.2.3組合非線性特性的描述函數
7.2.4非線性系統(tǒng)的描述函數分析
7.3相平面法
7.3.1相軌跡的基本概念
7.3.2奇點和極限環(huán)
7.3.3相軌跡的繪制
7.3.4非線性系統(tǒng)的相平面分析
7.4利用非線性特性優(yōu)化系統(tǒng)的性能
7.5MATLAB在非線性控制系統(tǒng)中的應用
小結
習題
第8章計算機控制系統(tǒng)
8.1概述
8.2計算機控制系統(tǒng)的硬件組成
8.3采樣與恢復
8.3.1采樣過程
8.3.2采樣定理
8.3.3信號恢復
8.4z變換
8.4.1z變換的定義
8.4.2z變換的基本性質
8.4.3z變換的求法
8.4.4z反變換的求法
8.5脈沖傳遞函數
8.5.1數字部分的脈沖傳遞函數
8.5.2連續(xù)部分的脈沖傳遞函數
8.5.3采樣器位置的重要性
8.5.4閉環(huán)脈沖傳遞函數
8.6離散控制系統(tǒng)的性能分析
8.6.1離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
8.6.2離散控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
8.6.3離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析
8.7數字控制器的設計
8.7.1數字控制器的模擬化設計
8.7.2數字控制器的直接設計
8.8MATLAB在離散控制系統(tǒng)中的應用
小結
習題
附錄1常見系統(tǒng)的根軌跡
附錄2拉氏變換及z變換表
附錄3常用校正裝置
參考文獻