用Python轻松设计控制系统

面向用Python进行控制系统设计的人，边学边用Python进行编程实践。重点阐述以状态空间模型为对象的现代控制系统的设计。全书分七章，包括： Pythhon环境的构建、数据和流控制、反馈控制、状态空间模型、闭环系统的控制设计、开环系统的控制设计、PID控制相位进延迟补偿，以及稳健性控制数字实现的高级控制系统设计。

译者序
前言
第1章 什么是控制 1
1.1 日常生活中的控制 3
1.2 反馈控制 4
1.3 控制工程的作用 6
1.4 本书概要 8
第2章 Python基础 12
2.1 搭建Python环境 14
2.2 Jupyter Notebook的使用方法 14
2.3 Python基础 18
2.3.1 数据和类型 19
2.3.2 流程控制 24
2.3.3 函数定义 27
2.3.4 闭包、lambda表达式、生成器、列表生成式 28
2.3.5 模块 30
2.4 本书中用到的模块 31
2.4.1 Numpy 31
2.4.2 Matplotlib 33
2.4.3 Scipy 37
2.4.4 Sympy 38
2.4.5 Python-Control 39
第3章 控制系统建模 43
3.1 描述动态系统 45
3.1.1 手推车的模型 46
3.1.2 垂直驱动机械臂的模型 46
3.1.3 RCL电路的模型 47
3.1.4 放大电路的模型 48
3.1.5 控制工程中使用的模型描述 49
3.2 传递函数模型 50
3.2.1 手推车和机械臂的传递函数模型 52
3.2.2 RCL电路和放大电路的传递函数模型 52
3.2.3 用Python表述模型 53
3.3 状态空间模型 55
3.3.1 手推车和机械臂的状态空间模型 57
3.3.2 RCL电路和放大电路的状态空间模型 58
3.3.3 用Python表述模型 59
3.4 框图 60
3.4.1 串联 61
3.4.2 并联 61
3.4.3 反馈 62
第4章 被控对象的行为 69
4.1 时域响应 71
4.1.1 一阶滞后系统 72
4.1.2 二阶滞后系统 77
4.2 状态空间模型的时域响应 83
4.3 稳定性 88
4.3.1 输入输出稳定性 88
4.3.2 渐进稳定性 91
4.4 极点与系统行为的关系 93
4.5 频域响应 95
4.5.1 一阶滞后系统 100
4.5.2 二阶滞后系统 102
第5章 关注闭环系统的控制系统设计 109
5.1 闭环系统的设计规格 111
5.1.1 稳定性 111
5.1.2 时域响应特性 113
5.1.3 频域响应特性 113
5.1.4 闭环系统的设计规格 114
5.2 PID控制 115
5.2.1 P控制的性能分析 116
5.2.2 PD控制 119
5.2.3 PID控制 122
5.3 二自由度控制 127
5.4 使用临界比例度法进行增益调整 131
5.5 使用模型匹配法进行增益调整 134
5.6 状态反馈控制 138
5.6.1 极点配置法 139
5.6.2 调节器 142
第6章 关注开环系统的控制系统设计 152
6.1 开环系统的设计规格 154
6.1.1 稳定性 154
6.1.2 快速性与阻尼特性 160
6.1.3 稳态误差 162
6.1.4 开环系统的设计规格 163
6.2 PID控制 163
6.2.1 P控制 163
6.2.2 PI控制 165
6.2.3 PID控制 167
6.3 相位超前校正和相位滞后校正 172
6.3.1 相位滞后校正 172
6.3.2 相位超前校正 174
6.3.3 垂直驱动机械臂的控制系统设计 175
第7章 高级控制系统设计 184
7.1 使用观测器的输出反馈控制 186
7.2 鲁棒控制 193
7.3 数字化实现 200
7.3.1 使用零阶保持的离散化 201
7.3.2 使用双线性变换的离散化 202
附录 数学补充内容 208