经典控制原理与解析

本书根据作者多年的教学经验，主要介绍了经典控制原理的基础知识，包含自动控制原理的基本概念、线性系统的模型、时域分析、根轨迹、频域分析、校正这六部分内容。但我们在章节设计上，为了便于老师授课与学生学习把握，采用平均分配知识点的方式，将其划分为21章，基本上每一章都围绕自动控制原理的某一个比较独立的知识点展开进行介绍。因此，每一章基本上就是两小时课堂授课所刚好能够完成讲述的内容，同时每一章也自成体系，便于学生理解与阅读。

第1章 自动控制的基本概念 1 1.1 基本知识点 2 1.1.1 自动控制的概念 2 1.1.2 自动控制系统的基本组成 2 1.1.3 自动控制理论 2 1.1.4 自动控制系统基本控制方式 3 1.1.5 对自动控制系统的基本要求 4 1.1.6 典型输入信号 4 1.1.7 系统模型与建模的基本概念 5 1.2 典型问题解析 6 1.3 经典例题与习题 10 1.3.1 例题 10 1.3.2 习题 11 1.3.3 专业术语与名词翻译 11 第2章 线性系统、线性化与拉氏变换性质 12 2.1 基本知识点 13 2.1.1 线性系统的基本特性 13 2.1.2 拉氏变换的定义与性质 13 2.1.3 拉氏反变换 15 2.1.4 非线性元件微分方程的线性化 16 2.2 典型问题解析 16 2.3 经典例题与习题 19 2.3.1 例题 19 2.3.2 习题 20 2.3.3 专业术语与名词翻译 21 第3章 传递函数与用拉氏逆变换解微分方程 22 3.1 基本知识点 23 3.1.1 传递函数的定义 23 3.1.2 传递函数的形式 23 3.1.3 传递函数的性质 25 3.1.4 典型元部件的传递函数 25 3.2 典型问题解析 26 3.3 经典例题与习题 30 3.3.1 例题 30 3.3.2 习题 33 3.3.3 专业术语与名词翻译 33 第4章 结构图变换 35 4.1 基本知识点 36 4.1.1 结构图的组成 36 4.1.2 结构图的等效变换 36 4.2 典型问题解析 39 4.3 经典例题与习题 41 4.3.1 例题 41 4.3.2 习题 42 4.3.3 专业术语与名词翻译 43 第5章 梅逊公式与扰动、误差传递函数 45 5.1 基本知识点 46 5.1.1 信号流图 46 5.1.2 信号流图中常用的名词术语 47 5.1.3 信号流图的绘制 47 5.1.5 梅逊增益公式 48 5.1.6 反馈控制系统的传递函数 49 5.2 经典问题解析 50 5.3 经典例题与习题 53 5.3.1 例题 53 5.3.2 习题 56 5.3.3 专业术语与名词翻译 58 第6章 性能指标与一阶系统 59 6.1 基本知识点 60 6.1.1 系统时间响应的性能指标 60 6.1.2 一阶系统的分析和计算 61 6.2 经典问题解析 63 6.3 经典例题与习题 64 6.3.1 例题 64 6.3.1 习题 65 6.3.2 专业术语与名词翻译 65 第7章 二阶系统 67 7.1 基本知识点 68 7.1.1 二阶系统的数学模型 68 7.1.2 二阶系统的单位阶跃响应 68 7.1.3 欠阻尼二阶系统性能指标估计 71 7.1.4 二阶系统的单位斜坡响应 73 7.2 经典问题解析 73 7.3 经典例题与习题 78 7.3.1 例题 78 7.3.2 习题 79 7.3.3 专业术语与名词翻译 79 第8章 二阶系统的性能改善与高阶系统 81 8.1 基本知识点 82 8.1.1 比例―微分控制 82 8.1.2 测速反馈控制 82 8.1.3 高阶系统的时间响应 83 8.1.4 高阶系统性能的分析――主导极点法 85 8.2 经典问题解析 86 8.3 经典例题与习题 92 8.3.1 例题 92 8.3.2 习题 93 8.3.3 专业术语与名词翻译 94 第9章 线性系统的稳定性与劳斯判据 95 9.1 基本知识点 96 9.1.1 稳定的概念和定义 96 9.1.2 稳定的充要条件 96 9.1.3 劳斯――古尔维茨稳定判据 97 9.1.4 劳斯判据的应用 98 9.2 经典问题解析 98 9.3 经典例题与习题 101 9.3.1 例题 101 9.3.1 习题 104 9.1.5 专业术语与名词翻译 105 第10章 线性系统的稳态误差 106 10.1 基本知识点 107 10.1.1 误差与稳态误差的定义 107 10.1.2 系统类型 107 10.1.3 阶跃输入下的稳态误差与静态误差系数 109 10.1.4 斜坡输入下的稳态误差与静态误差系数 109 10.1.5 加速度输入下的稳态误差与静态误差系数 110 10.2 经典问题解析 111 10.3 经典例题与习题 116 10.3.1 例题 116 10.3.1 习题 118 10.3.2 专业术语与名词翻译 120 第11章 根轨迹基本概念 121 11.1 基本知识点 122 11.1.1 根轨迹的定义 122 11.1.2 根轨迹与系统性能 123 11.1.3 闭环零、极点与开环零极点之间的关系 123 11.1.4 根轨迹方程 123 11.1.5 根轨迹方程的应用 124 11.2 经典问题解析 125 11.3 经典例题与习题 126 11.3.1 例题 126 11.3.2 习题 127 11.3.3 专业术语与名词翻译 127 第12章 根轨迹前四条法则 128 12.1 基本知识点 129 12.2 经典问题解析 129 12.3 经典例题与习题 135 12.3.1 例题 135 12.3.2 习题 137 12.3.3 专业术语与名词翻译 138 第13章 根轨迹后四条法则 139 13.1 基本知识点 140 13.2 经典问题解析 141 13.3 经典例题与习题 145 13.3.1 例题 145 13.3.2 习题 146 13.3.3 专业术语与名词翻译 147 第14章 参数根轨迹与零度根轨迹 148 14.1 基本知识点 149 14.1.1 参数根轨迹 149 14.1.2 零度根轨迹 149 14.2 经典问题解析 150 14.3 经典例题与习题 152 14.3.1 例题 152 14.3.2 习题 155 14.3.3 专业术语与名词翻译 155 第15章 频率响应的基本概念 157 15.1 基本知识点 158 15.1.1 频率特性的基本概念 158 15.1.2 频率特性的几何表示法 160 15.2 经典问题解析 161 15.3 经典例题与习题 164 15.3.1 例题 164 15.3.2 习题 165 15.3.3 专业术语与名词翻译 165 第16章 八大环节的伯德图与奈氏曲线 166 16.1 基本知识点 167 16.1.1 典型环节的构成 167 16.1.2 比例环节的频率特性 167 16.1.3 积分环节的频率特性 168 16.1.4 微分环节的频率特性 169 16.1.5 惯性环节的频率特性 170 16.1.6 一阶微分环节的频率特性 172 16.1.7 振荡环节的频率特性 173 16.1.8 二阶微分环节的频率特性 176 16.2 经典问题解析 177 16.3 经典例题与习题 183 16.3.1 例题 183 16.3.2 习题 185 16.3.3 专业术语与名词翻译 185 第17章 一般系统的奈氏曲线与伯德图 187 17.1 基本知识点 188 17.1.1 开环幅相曲线的绘制 188 17.1.2 开环对数频率特性的绘制 188 17.1.3 最小相角系统与非最小相角系统 189 17.2 经典问题解析 189 17.3 经典例题与习题 192 17.3.1 例题 192 17.3.2 习题 197 17.3.3 专业术语与名词翻译 198 第18章 奈氏判据 200 18.1 基本知识点 201 18.1.1 奈氏判据概述 201 18.1.2 对数频率稳定判据 203 18.2 经典问题解析 204 18.3 经典例题与习题 219 18.3.1 例题 219 18.3.2 习题 221 18.3.3 专业术语与名词翻译 223 第19章 稳定裕度 224 19.1 基本知识点 225 19.1.1 稳定裕度的定义 225 19.1.2 带宽频率和带宽 227 19.2 经典问题解析 228 19.3 经典例题与习题 233 19.3.1 例题 233 19.3.2 习题 235 19.3.3 专业术语与名词翻译 235 第20章 校正与PID控制 236 20.1 基本知识点 237 20.1.1 系统的设计与校正问题 237 20.1.2 校正的作用 237 20.1.3 校正方式 238 20.1.4 系统带宽的选择 239 20.1.5 基本控制规律 240 20.2 经典问题解析 241 20.3 经典例题与习题 243 20.3.1 例题 243 20.3.2 习题 244 20.3.3 专业术语与名词翻译 245 第21章 超前校正与滞后校正 246 21.1 基本知识点 247 21.1.1 常用校正装置及其特性 247 21.1.2 串联超前校正方法 249 21.1.3 串联滞后校正 250 21.2 经典问题解析 251 21.3 经典例题与习题 258 21.3.1 例题 258 21.3.2 习题 260 21.3.3 专业术语与名词翻译 260 参考文献 262