控制工程基础

本书全面且详细地阐述了控制工程领域的基础理论知识。全书共7章，深入浅出地介绍了自动控制系统的基本概念、控制系统的数学模型、基于传递函数的时域分析与设计、控制系统的根轨迹分析与设计、控制系统的频域分析、控制系统的校正、线性离散系统的分析和校正相关知识。

目录
前言
1 自动控制系统概述 1
1.1 自动控制发展历史 1
1.2 自动控制系统的基本概念 2
1.2.1 开环控制系统与闭环控制系统 4
1.2.2 自动控制系统的分类 5
1.3 自动控制系统的分析与设计任务 6
1.4 本章小结 7
习题 7
2 控制系统的数学模型 9
2.1 微分方程 9
2.2 典型输入信号 11
2.3 拉普拉斯变换 13
2.4 传递函数 19
2.4.1 卷积定理 19
2.4.2 传递函数定义和性质 20
2.5 系统数学建模 22
2.5.1 机理建模 22
2.5.2 系统辨识 29
2.6 方框图 32
2.6.1 方框图的组成 33
2.6.2 方框图的等效变换 33
2.7 本章小结 38
习题 38
3 基于传递函数的时域分析与设计 41
3.1 一阶系统 41
3.2 二阶系统 44
3.2.1 二阶系统的数学模型 44
3.2.2 欠阻尼二阶系统的动态响应指标 49
3.3 高阶系统 52
3.4 劳斯判据 54
3.5 稳态误差 56
3.5.1 稳态误差定义 56
3.5.2 稳态误差系数 57
3.5.3 扰动信号引起的稳态误差 60
3.6 PID控制 60
3.6.1 PID控制原理 61
3.6.2 齐格勒-尼科尔斯法 62
3.7 本章小结 64
习题 64
4 控制系统的根轨迹分析与设计 67
4.1 根轨迹相关概念 67
4.2 绘制根轨迹的规则 68
4.3 根轨迹法分析系统 71
4.4 根轨迹法设计控制器 74
4.4.1 附加开环零极点 75
4.4.2 控制器设计 79
4.5 本章小结 85
习题 85
5 控制系统的频域分析 87
5.1 频率特性 87
5.1.1 频率特性的概念 87
5.1.2 频率特性的图解方法 89
5.1.3 典型环节的频率特性 90
5.2 奈奎斯特图与系统稳定性 99
5.2.1 奈奎斯特图的绘制 99
5.2.2 奈奎斯特稳定判据 102
5.3 系统的相对稳定性 107
5.3.1 稳定裕量 107
5.3.2 频域指标与时域指标的关系 110
5.4 伯德图与系统性能分析 111
5.4.1 伯德图的绘制 111
5.4.2 最小相位系统 114
5.4.3 开环伯德图与系统性能的关系 116
5.5 频率响应实验确定传递函数 119
5.6 本章小结 121
习题 121
6 控制系统的校正 124
6.1 系统校正基本概念与常用方法 124
6.2 串联超前校正 126
6.3 串联滞后校正 132
6.4 串联滞后-超前校正 137
6.5 PID控制器的频域设计 142
6.5.1 PID控制器的频率特性 142
6.5.2 PID控制器的频域设计方法 145
6.6 本章小结 148
习题 148
7 线性离散系统的分析和校正 151
7.1 离散系统的基本概念 151
7.2 信号采样与恢复 153
7.3 线性离散系统的数学模型 156
7.3.1 z变换 156
7.3.2 线性常系数差分方程 156
7.3.3 脉冲传递函数 158
7.4 线性离散系统的性能分析 163
7.4.1 稳定性 163
7.4.2 瞬态响应 167
7.4.3 稳态误差 169
7.5 线性离散系统控制器设计 170
7.6 本章小结 176
习题 176
参考文献 180
附录A 常见函数的拉普拉斯变换与z变换对照表 181
附录B z变换基本性质表 182