《控制工程基礎》2013版圖書

第1章緒論 1

1.1控制與反饋控制 1

1.2開環(huán)控制和閉環(huán)控制 3

1.2.1開環(huán)控制 3

1.2.2閉環(huán)控制 4

1.3控制系統(tǒng)的分類 5

1.4控制理論的發(fā)展歷程 6

1.5控制系統(tǒng)的性能基本要求和設計 8

1.5.1對控制系統(tǒng)性能的基本要求 8

1.5.2控制系統(tǒng)的設計問題 9

習題 10

第2章系統(tǒng)的數(shù)學模型 11

2.1概述 11

2.2系統(tǒng)的微分方程 12

2.2.1系統(tǒng)的微分方程 12

2.2.2非線性微分方程的線性化 15

2.3系統(tǒng)的狀態(tài)方程 17

2.3.1基本概念 18

2.3.2線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立 20

2.4系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 23

2.4.1傳遞函數(shù)的定義和特性 23

2.4.2傳遞函數(shù)的計算 25

2.4.3傳遞函數(shù)的基本形式 26

2.4.4典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 27

2.5控制系統(tǒng)的方框圖 30

2.5.1方框圖的建立 31

2.5.2方框圖的等效變換 32

2.5.3梅遜公式 37

2.6控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 39

2.7系統(tǒng)數(shù)學模型的MATLAB建模 42

2.7.1傳遞函數(shù)的MATLAB建模 42

2.7.2狀態(tài)空間表達式的MATLAB建模 45

習題 49

第3章系統(tǒng)的時域分析 54

3.1概述 54

3.2系統(tǒng)的典型輸入信號 54

3.3系統(tǒng)時域響應的求解 57

3.3.1基于微分方程求解時域響應 57

3.3.2基于狀態(tài)方程求解時域響應 58

3.3.3基于傳遞函數(shù)求解時域響應 62

3.4系統(tǒng)的時域性能指標 63

3.4.1系統(tǒng)輸出響應的時間歷程 63

3.4.2系統(tǒng)的動態(tài)性能指標 64

3.4.3系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標 65

3.5系統(tǒng)的時域性能分析 65

3.5.1一階系統(tǒng)的時域分析 65

3.5.2二階系統(tǒng)的時域分析 68

3.5.3高階系統(tǒng)的時域分析 74

3.6控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 77

3.6.1穩(wěn)態(tài)誤差的概念 77

3.6.2系統(tǒng)的類型 78

3.6.3系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算 79

3.6.4提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法 83

3.7系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 85

3.7.1穩(wěn)定性概念 85

3.7.2系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 86

3.7.3系統(tǒng)穩(wěn)定性的勞斯判據(jù) 89

3.7.4勞斯判據(jù)的應用 92

3.8系統(tǒng)的可控性與可觀性 93

3.8.1可控性及其判斷 94

3.8.2可觀性及其判斷 97

3.8.3系統(tǒng)傳遞函數(shù)與可控性、可觀性的關系 100

3.9系統(tǒng)時域性能的MATLAB分析 100

習題 110

第4章系統(tǒng)的根軌跡分析 114

4.1根軌跡的基本概念 114

4.2根軌跡的基本條件與繪制規(guī)則 115

4.2.1根軌跡的基本條件 115

4.2.2繪制根軌跡的規(guī)則 117

4.3系統(tǒng)的根軌跡繪制 125

4.3.1最小相位系統(tǒng)的根軌跡 125

4.3.2系統(tǒng)的參量根軌跡 126

4.3.3零度根軌跡 127

4.4控制系統(tǒng)的根軌跡分析 130

4.4.1增加開環(huán)零極點對根軌跡的影響 130

4.4.2系統(tǒng)性能的根軌跡分析 133

4.5系統(tǒng)根軌跡的MATLAB分析 137

習題 138

第5章控制系統(tǒng)的頻域分析 140

5.1系統(tǒng)的頻率特性 140

5.2控制系統(tǒng)的頻率特性圖 142

5.2.1系統(tǒng)的極坐標圖 143

5.2.2系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性圖 149

5.3基于系統(tǒng)開環(huán)頻域特性的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 159

5.3.1系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定條件 159

5.3.2基于對數(shù)頻率特性圖的系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù) 165

5.4系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性 167

5.5系統(tǒng)的頻域性能指標 169

5.5.1開環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性的關系 170

5.5.2頻域性能指標 171

5.5.3頻域性能指標與時域性能指標的關系 172

5.6MATLAB在系統(tǒng)頻域特性分析中的應用 173

5.6.1控制系統(tǒng)的頻域特性 174

5.6.2頻域響應分析的MATLAB實現(xiàn) 175

習題 178

第6章控制系統(tǒng)的設計 182

6.1概述 182

6.2串聯(lián)超前校正 184

6.2.1超前校正裝置 184

6.2.2基于根軌跡的超前校正 185

6.2.3基于頻率響應法的超前校正 189

6.3串聯(lián)滯后校正 191

6.3.1滯后校正裝置 191

6.3.2基于根軌跡法的滯后校正 192

6.3.3基于頻域分析法的滯后校正 195

6.4串聯(lián)滯后－超前校正 196

6.4.1滯后超前校正裝置 196

6.4.2基于根軌跡法的滯后超前校正 197

6.4.3基于頻域分析法的滯后超前校正 200

6.5PID控制 203

6.5.1PID控制方法 203

6.6狀態(tài)反饋與極點配置 209

6.6.1狀態(tài)反饋 210

6.6.2極點配置方法 211

6.7應用MATLAB進行控制系統(tǒng)設計 213

習題 216

第7章離散控制系統(tǒng)的基礎理論 220

7.1概述 220

7.2信號的采樣與復現(xiàn) 222

7.2.1信號的采樣 222

7.2.2信號的復現(xiàn) 225

7.3z變換與z反變換 227

7.4離散系統(tǒng)的數(shù)學模型 233

7.4.1差分方程 233

7.4.2離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式 236

7.4.3脈沖傳遞函數(shù) 238

7.5離散系統(tǒng)的時域分析 243

7.5.1離散系統(tǒng)的時域性能分析 243

7.5.2離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 247

7.5.3離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 251

7.6離散系統(tǒng)的根軌跡分析 254

7.7離散系統(tǒng)的頻域分析 255

7.7.1離散系統(tǒng)的頻率特性 255

7.7.2離散系統(tǒng)的頻率特性分析 257

7.8離散控制系統(tǒng)的設計 258

7.8.1離散系統(tǒng)的PID控制 259

7.8.2最少拍控制系統(tǒng)設計 259

7.9離散系統(tǒng)的MATLAB分析與設計 264

7.9.1連續(xù)系統(tǒng)的離散化 264

7.9.2離散系統(tǒng)的數(shù)學模型 265

7.9.3離散系統(tǒng)的分析 266

7.9.4離散控制器的設計 271

習題 273

附錄A 277

參考文獻 283 2100433B

本書主要介紹控制系統(tǒng)分析與設計的基礎理論和方法，內(nèi)容包括系統(tǒng)數(shù)學模型、時域分析、根軌跡分析、頻域分析，以及控制系統(tǒng)設計與離散控制系統(tǒng)分析與設計。

本書的主要特點是淡化經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的界限，重點突出基礎共性問題，不苛求嚴格的數(shù)學推演，在保持課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性下，側重于基本概念、理論和方法的理解與應用，適應傳授科學知識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力并重的需要。

控制工程基礎前言(Ⅰ)

第 1章控制理論概述(1)

1.1控制理論在工程中的應用和發(fā)展(1)

1.2自動控制系統(tǒng)的基本概念(2)

1.3控制理論在機械制造工業(yè)中的應用(7)

第 2章控制系統(tǒng)的數(shù)學模型(12)

2.1概述(12)

2.2控制系統(tǒng)的運動微分方程(12)

2.3拉氏變換及其反變換(19)

2.4傳遞函數(shù)及基本環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(31)

2.5系統(tǒng)框圖及其簡化(36)

2.6*系統(tǒng)信號流圖及梅森公式(43)

第 3章控制系統(tǒng)的時域分析(49)

3.1典型輸入信號和時域性能指標(49)

3.2一階系統(tǒng)的時域分析(51)

3.3二階系統(tǒng)的時域分析(53)

3.4高階系統(tǒng)的時域分析(60)

第 4章控制系統(tǒng)的頻率分析(63)

4.1頻率特性(63)

4.2極坐標圖(67)

4.3Bode圖(72)

4.4系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性(81)

4.5系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性及其特征量(82)

4.6最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)(84)

4.7*基于MATLAB的頻域分析(86)

第 5章自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)(92)

5.1線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念和穩(wěn)定的充分必要條件(92)

5.2勞斯判據(jù)(93)

5.3赫爾維茨判據(jù)(96)

5.4*謝緒愷判據(jù)(97)

5.5*參數(shù)對穩(wěn)定性的影響(97)

5.6相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度(99)

5.7穩(wěn)態(tài)誤差(100)

5.8*用MATLAB進行系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析(111)

5.9MATLAB在求解系統(tǒng)給定穩(wěn)態(tài)誤差中的應用(113)

第 6章系統(tǒng)的性能分析與校正(118)

6.1系統(tǒng)的性能指標與校正方法(118)

6.2串聯(lián)校正(120)

6.3反饋校正(127)

6.4PID校正(130)

第 7章根軌跡法(139)

7.1根軌跡法的基本概念(140)

7.2根軌跡的繪制法則(142)

7.3用根軌跡分析系統(tǒng)的動態(tài)特性(166)

7.4用MATLAB繪制根軌跡(174)

第 8章非線性系統(tǒng)分析概述(187)

8.1概述(187)

8.2描述函數(shù)法(190)

8.3非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)(194)

8.4非線性系統(tǒng)的相軌跡(197)

第 9章*控制系統(tǒng)的MATLAB仿真(204)

9.1MATLAB仿真軟件簡介(204)

9.2基于MATLAB的控制系統(tǒng)的時域分析(212)

9.3控制系統(tǒng)的MATLAB的仿真(222)

參考文獻(228) 2100433B

作　者： 王積偉，吳振順 主編

出 版 社： 高等教育出版社

出版時間： 2001-8-1

字　數(shù)： 550000

頁　數(shù)： 357

開　本： 16開

紙　張： 膠版紙

I S B N ： 97870401 00587

包　裝： 平裝

定價：26.20

控制工程基礎內(nèi)容簡介

全書共分8章：第1章控制系統(tǒng)的基本概念，第2章數(shù)學模型，第3章時域分析法，第4章頻域分析法，第5章控制系統(tǒng)的設計和校正，第6章線性離散系統(tǒng)，第7章狀態(tài)空間分析法，第8章控制系統(tǒng)的應用和分析。書末附有5個附錄。每章附有習題，附錄E有習題參考答案。

本書的特點是：淡化經(jīng)典控制與現(xiàn)代控制的界限，突出方法論；重點闡述共性問題，適應拓寬專業(yè)口徑的需要；不苛求嚴格的數(shù)學推證，從直觀的物理概念出發(fā)分析問題、解決問題；特別重視工程應用，除每章附有較多機、電、液、氣方面的例題外，還專辟一章介紹控制理論在工程中應用的成功實例；取材新穎，采用MATLAB等先進軟件分析和設計系統(tǒng)；編寫體系符合教學規(guī)律，好教易學；傳授科學知識與培養(yǎng)創(chuàng)新能力并重。

控制工程基礎目錄

第1章　控制系統(tǒng)的基本概念

第2章　數(shù)學模型

第3章　時域分析法

第4章　頻域分析法

第5章　控制系統(tǒng)的設計和校正

第6章　線性離散系統(tǒng)與Z變換

第7章　狀態(tài)空間分析法

第8章　控制系統(tǒng)的應用和分析

附錄A　常用函數(shù)的拉氏變換和Z變換表

附錄B　Z變換基本定理

附錄C　矩陣運算

附錄D　基本的數(shù)值解法

附錄E　習題參考答案

參考文獻