控制工程基础(第2版)

本书主要讲述线性控制系统的经典控制理论及其应用，主要内容包括绪论、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析方法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频域分析方法、控制系统的设计与校正方法以及线性离散系统分析方法。本书结合编者十年来的教学和工程实践，突出基础性和实用性，注重应用型人才培养。书中的例题都是经过精心安排的，在介绍各部分内容时还适时插入了MATLAB仿真，便于对理论知识进行验证，使读者可以深刻理解所学的相关内容。每章后面都配有习题，便于读者巩固所学知识。本书适合作为机械工程及自动化、机械电子工程和自动化等相关专业的本科生教材，亦可供有关工程技术人员学习参考。

第1章 绪论
1.1 自动控制的相关概念
1.1.1 自动控制系统及其组成
1.1.2 自动控制系统的分类
1.2 控制理论的发展及其在机械制造业中的应用
1.2.1 控制理论的发展
1.2.2 控制理论在机械制造业中的应用
1.3 自动控制系统的基本要求及课程任务
1.3.1 自动控制系统的基本要求
1.3.2 课程任务
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1 系统的微分方程
2.1.1 机电控制系统常用元件的物理定律
2.1.2 列写微分方程的一般方法
2.2 非线性微分方程的线性化
2.3 拉普拉斯变换
2.3.1 复变函数的概念
2.3.2 拉普拉斯变换
2.3.3 拉氏变换的性质
2.3.4 拉普拉斯反变换
2.3.5 拉普拉斯变换解微分方程
2.4 传递函数
2.4.1 传递函数的定义与求取方法
2.4.2 典型环节的传递函数
2.5 系统传递函数方框图及简化
2.5.1 方框图的结构要素
2.5.2 系统方框图的建立
2.5.3 系统方框图的简化
2.6 控制系统的传递函数推导举例
2.7 数学模型的MATLAB实现
2.7.1 控制系统数学模型的MATLAB描述
2.7.2 用MATLAB展开部分分式
2.7.3 用MATLAB求系统传递函数
习题
第3章 控制系统的时域分析方法
3.1 时域响应及典型输入信号
3.1.1 时域响应概述
3.1 _2典型输入信号
3.1.3 控制系统时域性能指标
3.2 一阶系统的时域响应
3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应
3.2.2 一阶系统的单位斜坡响应
3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应
3.3 二阶系统的时域响应
3.3.1 二阶系统的单位阶跃响应
3.3.2 欠阻尼二阶系统的时域性能指标
3.4 控制系统的稳定性分析
3.4.1 稳定性的概念
3.4.2 系统稳定的充要条件
3.4.3 劳斯(Routh)判据
3.4.4 胡尔维茨(Hurwitz)判据
3.5 控制系统的稳态误差分析
3.5.1 误差、偏差和稳态误差
3.5.2 控制系统的分类与偏差传递函数
3.5.3 参考输入作用下系统的稳态偏差
3.5.4 干扰作用下系统的稳态偏差
3.6 基于MATLAB的时域分析
3.6.1 借助MATLAB绘制系统各种输入的响应曲线
3.6.2 利用MATLAB求系统时域性能指标
3.6.3 利用MATLAB判断系统的稳定性
习题
第4章 控制系统的根轨迹法
4.1 根轨迹的基本概念
4.1.1 根轨迹的定义
4.1.2 根轨迹方程
4.2 绘制根轨迹的基本法则
4.3 控制系统的根轨迹绘制与分析举例
4.3.1 根轨迹绘制举例
4.3.2 根轨迹分析举例
4.4 基于MATLAB的根轨迹分析
4.4.1 pzmap命令
4.4.2 rlocus命令
4.4.3 rlocfind和sgrid命令
4.4.4 MATLAB根轨迹分析举例
习题
第5章 控制系统的频域分析方法
5.1 频率特性的基本概念
5.1.1 频率响应与频率特性
5.1.2 求取频率特性的数学方法
5.1.3 频率特性的图示方法
5.2 极坐标图
5.2.1 典型环节的极坐标图
5.2.2 开环系统极坐标图的绘制
5.2.3 奈氏(Nyquist)稳定判据
5.3 对数频率特性图
5.3.1 典型环节的伯德图
5.3.2 开环系统伯德图的绘制
5.3.3 由频率特性确定传递函数
5.3.4 对数稳定判据
5.3.5 相对稳定性
5.4 基于MATLAB的频域分析
5.4.1 借助MATLAB绘制奈奎斯特图
5.4.2 借助MATLAB绘制伯德图
5.4.3 借助MATLAB分析系统的相对稳定性
习题
第6章 控制系统的设计与校正方法
6.1 系统校正的基本概念
6.1.1 控制系统的性能指标
6.1.2 校正的概念
6.1.3 校正的方式
6.1.4 期望伯德图
6.2 串联校正
6.2.1 串联超前校正网络
6.2.2 串联滞后校正网络
6.2.3 串联滞后一超前校正网络
6.3 反馈校正
6.3.1 反馈的功能
6.3.2 位置反馈校正
6.3.3 速度反馈校正
6.4 PID校正
6.4.1 比例控制器(P控制器)
6.4.2 比例-微分控制器(PD控制器)
6.4.3 积分控制器(I控制器)
6.4.4 比例-积分控制器(PI控制器)
6.4.5 比例-积分-微分控制器(PID控制器)
6.5 MATLAB在校正中的应用
6.5.1 基于MATLAB的串联校正
6.5.2 基于MATLAB的反馈校正
习题
第7章 线性离散系统分析方法
7.1 线性离散系统概述
7.1.1 线性离散系统的基本结构与组成
7.1.2 线性离散系统的特点与研究方法
7.2 信号的采样和保持
7.2.1 信号的采样及数学描述
7.2.2 香农采样定理
7.2.3 采样周期的选取
7.2.4 信号的保持
7.3 Z变换理论
7.3.1 Z变换的定义
7.3.2 Z变换的方法
7.3.3 Z变换的性质
7.3.4 Z反变换
7.4 离散系统的数学模型
7.4.1 离散系统的数学定义
7.4.2 线性常系数差分方程及其解法
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