控制工程基础(第2版)

"本书侧重基本概念、思想方法的理解和应用，适应传授理论知识和培养创新能力并重的需要。 "

本书主要介绍机械工程、电气工程等工程系统分析与控制的基础理论，主要内容包括工程系统（简称系统）的数学模型、时域分析、根轨迹分析、频域分析，以及工程系统控制设计等。本书的特点是以“工程控制系统-建模-分析-设计”为主线，重点突出工程系统控制性能的分析及设计，不强调严格的数学推演，在继续保持第1版内容的系统性和完整性的基础上，侧重基本概念、思想方法的理解和应用，适应传授理论知识和培养创新能力并重的需要。
本书是高等学校仪器仪表、机械工程等机电大类专业本科学生的教材，也可供相关专业师生和从事自动化方面的工程技术人员参考。

谭跃刚，工学博士，现为武汉理工大学机电工程学院教授、博士生导师。研究方向为机器人及其控制、控制理论与应用、机械装备动态监测技术与应用。

第1章绪论
1.1控制与反馈控制
1.2开环控制和闭环控制
1.2.1开环控制
1.2.2闭环控制
1.3控制系统的分类
1.4控制理论的发展历程
1.5控制系统性能的基本要求和设计
1.5.1控制系统性能的基本要求
1.5.2控制系统的设计
习题
第2章控制系统的数学模型
2.1数学模型概述
2.2控制系统的微分方程
2.2.1控制系统微分方程的建立
2.2.2非线性微分方程的线性化
2.3控制系统的状态方程
2.3.1基本概念
2.3.2线性系统状态空间表达式的建立
2.4控制系统的传递函数
2.4.1传递函数的定义和特性
2.4.2传递函数的计算
2.4.3传递函数的基本形式
2.4.4典型环节的传递函数
2.5控制系统的框图
2.5.1框图的组成及建立步骤
2.5.2框图的等效变换
2.5.3梅逊公式
2.6控制系统的传递函数
2.6.1闭环控制系统的开环传递函数
2.6.2闭环控制系统的闭环传递函数
2.7应用MATLAB建立系统数学模型
2.7.1传递函数的MATLAB模型
2.7.2状态空间表达式的MATLAB模型
习题
第3章控制系统的时域分析
3.1概述
3.2控制系统的典型输入信号
3.3控制系统时域响应的求解
3.3.1基于微分方程求解时域响应
3.3.2基于状态方程求解时域响应
3.3.3基于传递函数求解时域响应
3.4控制系统的时域性能指标
3.4.1系统时域响应的时间历程
3.4.2系统的动态性能指标
3.4.3系统的稳态性能指标
3.5控制系统的时域分析与性能指标计算
3.5.1一阶系统的时域分析与性能指标计算
3.5.2二阶系统的时域分析与性能指标计算
3.5.3高阶系统的时域分析与性能指标计算
3.6控制系统的稳态误差
3.6.1稳态误差的概念
3.6.2系统的型次
3.6.3系统稳态误差的计算
3.6.4提高系统稳态精度的方法
3.7控制系统的稳定性分析
3.7.1稳定性的概念
3.7.2系统稳定的条件
3.7.3系统稳定性的劳斯判据
3.7.4劳斯判据的应用
3.8控制系统的可控性和可观测性
3.8.1可控性及其判断
3.8.2可观测性及其判断
3.8.3系统传递函数与可控性和可观测性的关系
3.9基于MATLAB的系统时域响应计算和时域性能分析
3.9.1系统的时域响应计算
3.9.2系统的动态响应特性分析
3.9.3系统稳定性分析
3.9.4可控性和可观测性分析
习题
第4章控制系统的根轨迹分析
4.1根轨迹的概念
4.2根轨迹的基本条件与绘制规则
4.2.1根轨迹的基本条件
4.2.2根轨迹的绘制规则
4.3控制系统根轨迹的绘制
4.3.1小相位系统的根轨迹绘制
4.3.2零度根轨迹的绘制
4.3.3系统的参量根轨迹绘制
4.4控制系统的根轨迹分析
4.4.1增加开环零点和开环点对根轨迹的影响
4.4.2系统性能的根轨迹分析
4.5基于MATLAB的系统根轨迹分析
习题
第5章控制系统的频域分析
5.1控制系统的频率响应与频率特性函数
5.1.1系统的频率响应
5.1.2系统的频率特性函数
5.2控制系统的频率特性图
5.2.1系统的坐标图
5.2.2系统的对数频率特性图
5.3奈奎斯特稳定判据
5.3.1系统的奈奎斯特稳定条件
5.3.2基于对数频率特性图的系统稳定性判据
5.4控制系统的相对稳定性
5.5控制系统的频域性能指标
5.5.1系统的闭环频率特性
5.5.2系统闭环频率特性与开环频率特性的关系
5.6基于MATLAB的系统频域性能分析
5.6.1系统的频域特性函数
5.6.2利用MATLAB绘制频率特性图
习题
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