图书介绍
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- 代春香，李敏，郭丽红主编；王蕊，叶仁虎副主编 著
- 出版社： 武汉：华中科技大学出版社
- ISBN：9787568044547
- 出版时间：2018
- 标注页数：235页
- 文件大小：37MB
- 文件页数：245页
- 主题词：机械工程－控制系统－高等学校－教材
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图书目录
第1章 绪论1
1.1 概述1
1.2 控制系统的分类2
1.2.1 研究对象与任务2
1.2.2 系统的分类4
1.2.3 系统及其模型6
1.3 控制系统的基本原理8
1.3.1 自动控制理论8
1.3.2 反馈控制理论9
1.3.3 反馈控制系统的组成9
1.3.4 控制系统的基本要求11
1.4 控制系统的示例11
1.5 控制系统的分析与设计工具12
1.5.1 MATLAB概述12
1.5.2 控制系统工具箱12
1.5.3 MATLAB辅助分析与设计13
本章小结17
习题17
第2章 控制系统的数学模型18
2.1 傅里叶变换与拉普拉斯变换18
2.1.1 傅里叶变换18
2.1.2 拉普拉斯变换20
2.2 控制系统的微分方程31
2.2.1 概述31
2.2.2 列写微分方程的一般方法32
2.2.3 非线性微分方程的线性化35
2.2.4 相似原理37
2.3 控制系统的传递函数38
2.3.1 传递函数39
2.3.2 传递函数的零点、极点和放大系数40
2.3.3 系统的状态空间模型42
2.3.4 典型环节的传递函数45
2.4 控制系统的传递函数方框图及其简化52
2.4.1 传递函数方框图的组成和绘制52
2.4.2 传递函数方框图的等效变换和简化58
2.5 考虑扰动的控制系统的传递函数63
2.5.1 系统开环传递函数63
2.5.2 主令输入xi（t）作用下系统的闭环传递函数64
2.5.3 干扰n（t）作用下系统的闭环传递函数64
2.5.4 系统的总输出65
2.6 基于MATLAB建立数学模型65
2.6.1 基于MATLAB建立系统的传递模型65
2.6.2 基于MATLAB建立系统的零极点增益模型66
2.6.3 基于MATLAB建立系统的状态空间模型67
本章小结68
习题68
第3章 控制系统的时间响应分析73
3.1 时间响应及其组成73
3.1.1 时间响应73
3.1.2 时间响应的组成73
3.2 系统的时域性能指标74
3.2.1 典型输入信号74
3.2.2 动态过程和稳态过程77
3.2.3 动态性能和稳态性能77
3.3 一阶系统的时域分析78
3.3.1 一阶系统的数学模型78
3.3.2 一阶系统的单位阶跃响应79
3.3.3 一阶系统的单位脉冲响应80
3.3.4 一阶系统的单位斜坡响应81
3.3.5 一阶系统的单位加速度响应81
3.4 二阶系统的时域分析82
3.4.1 二阶系统的数学模型82
3.4.2 二阶系统的单位阶跃响应83
3.4.3 二阶系统的单位脉冲响应88
3.4.4 二阶系统的计算举例89
3.5 高阶系统的时域分析91
3.5.1 高阶系统的单位阶跃响应92
3.5.2 闭环主导极点及其动态性能分析93
3.6 系统误差分析与计算94
3.6.1 系统的误差和偏差94
3.6.2 系统的误差计算95
3.6.3 系统的类型96
3.6.4 系统的稳态误差和稳态偏差96
3.7 基于MATLAB的系统时间响应分析101
3.7.1 基于MATLAB的时间响应101
3.7.2 基于MATLAB的瞬态性能指标105
本章小结107
习题108
第4章 控制系统的频率特性分析112
4.1 频率特性概述112
4.1.1 频率特性的基本概念112
4.1.2 频率特性的求法及几何表示113
4.1.3 频率特性的特点和作用115
4.1.4 频率特性的图示方法116
4.2 频率特性的Nyquist图117
4.2.1 Nyquist图及其一般物理意义117
4.2.2 Nyquist图的一般形状118
4.3 频率特性的Bode图122
4.3.1 Bode图概述122
4.3.2 典型环节的Bode图绘制122
4.3.3 绘制系统Bode图的步骤与实例127
4.4 频率特性的相关参数130
4.5 最小相位系统和非最小相位系统131
4.6 基于MATLAB的频率特性分析132
4.6.1 基于MATLAB绘制Nyquist图132
4.6.2 基于MATLAB绘制Bode图133
4.6.3 基于MATLAB求系统的频域指标135
本章小结136
习题136
第5章 控制系统的稳定性分析139
5.1 系统稳定性概述139
5.1.1 系统不稳定现象139
5.1.2 系统稳定的定义和条件140
5.1.3 系统稳定性的扩展142
5.2 劳斯稳定判据143
5.2.1 线性系统稳定的必要条件143
5.2.2 劳斯稳定判据144
5.2.3 劳斯判据的特殊情况147
5.2.4 劳斯稳定判据的应用151
5.3 Nyquist稳定判据152
5.3.1 Nyquist稳定判据数学基础152
5.3.2 Nyquist稳定判据154
5.3.3 开环含有特殊环节时的Nyquist分析156
5.3.4 Nyquist判据的相关说明及应用举例157
5.4 Bode稳定判据160
5.4.1 Bode图和Nyquist图的对应分析160
5.4.2 穿越的概念161
5.4.3 Bode判据162
5.4.4 条件稳定系统162
5.5 系统的相对稳定性163
5.5.1 相位裕度163
5.5.2 幅值裕度164
5.5.3 Bode稳定判据举例165
5.5.4 影响系统稳定性的主要因素169
5.6 闭环系统的频域性能指标169
5.6.1 由开环频率特性估计闭环频率特性169
5.6.2 闭环系统的频域性能指标170
5.6.3 时域指标与频域指标的关系171
5.7 基于MATLAB的系统稳定性分析173
5.7.1 基于MATLAB求解系统的特征根173
5.7.2 基于MATLAB求系统的频域参数和判定相对稳定性174
本章小结175
习题175
第6章 系统的性能指标与校正178
6.1 系统的设计与校正问题178
6.1.1 系统的性能指标178
6.1.2 系统带宽的确定180
6.1.3 校正的概念及分类181
6.1.4 基本控制规律183
6.2 串联校正186
6.2.1 频率特性法校正设计186
6.2.2 串联超前校正186
6.2.3 相位滞后校正190
6.2.4 相位滞后-超前校正193
6.3 PID校正196
6.3.1 PID控制规律196
6.3.2 PID调节器设计197
6.4 反馈校正198
6.4.1 位置反馈校正198
6.4.2 速度反馈校正199
6.5 基于MATLAB设计系统校正200
本章小结202
习题202
第7章 离散系统分析205
7.1 离散控制系统概述205
7.1.1 采样控制系统与数字控制系统205
7.1.2 A/D转换器与D/A转换器206
7.1.3 离散控制系统的特点208
7.2 信号的采样与采样定理208
7.2.1 信号采样208
7.2.2 采样定理209
7.2.3 采样的保持211
7.3 离散控制系统的数学模型——差分方程212
7.3.1 线性常系数差分方程213
7.3.2 差分方程的解法214
7.4 离散控制系统的传递函数215
7.4.1 脉冲传递函数的定义与求解216
7.4.2 脉冲传递函数的建立217
7.5 离散控制系统分析221
7.5.1 离散控制系统稳定性分析221
7.5.2 离散控制系统动态性能分析224
7.5.3 离散控制系统稳态性能分析226
7.6 基于MATLAB的离散系统分析与校正228
7.6.1 连续系统的离散化229
7.6.2 离散系统的单位阶跃响应229
7.6.3 离散系统的频域响应230
本章小结231
习题232
参考文献234