控制工程基础及应用/王艳辉等

目录 第1章绪论 1.1自动控制理论的形成和基本概念 1.1.1自动控制理论的形成 1.1.2自动控制理论的基本概念 1.1.3闭环控制系统的典型组成 1.2自动控制理论在工程中的典型应用 1.3自动控制系统的类型及要求 1.3.1自动控制系统的类型 1.3.2自动控制系统的基本要求 1.4MATLAB程序设计基础 1.4.1MATLAB简介 1.4.2基于MATLAB的编程方式 1.4.3基于MATLAB的语言编程 1.4.4基于MATLAB的Simulink模块编程 1.5Multisim使用入门 1.5.1Multisim 12.0启动及用户界面 1.5.2Multisim的元器件库 1.5.3Multisim的基本操作 小结 习题 第2章控制系统的动态数学模型 2.1拉普拉斯变换及拉普拉斯反变换 2.1.1拉氏变换的定义及简单函数的拉氏变换 2.1.2拉氏变换的性质及应用 2.1.3拉氏反变换 2.1.4由拉氏变换求解微分方程 2.2控制系统的动态微分方程 2.2.1微分方程的建立步骤 2.2.2实际物理系统微分方程的建立 2.2.3非线性系统微分方程的线性化 2.3传递函数 2.3.1传递函数有关的概念 2.3.2复阻抗和等效弹性刚度 2.3.3传递函数的求取方法 2.3.4典型环节及其传递函数 2.3.5任意物理系统传递函数的求取 2.4控制系统的动态结构框图 2.4.1动态结构框图的基本组成 2.4.2实际物理系统动态结构框图的绘制 2.4.3动态结构框图中环节的连接及等效变换 2.4.4由动态结构框图求传递函数 2.5控制系统的信号流图及梅逊公式 2.5.1信号流图 2.5.2梅逊公式 2.6基于MATLAB的控制系统数学模型的建立 2.6.1多项式处理的相关函数 2.6.2数学模型描述 2.6.3数学模型的连接 2.6.4Simulink中的控制系统模型表示 小结 习题 第3章线性控制系统的时域分析及校正 3.1时域响应及性能指标 3.1.1时域分析常用的方法 3.1.2与控制系统有关的几个概念 3.1.3典型输入信号 3.1.4控制系统的时域响应 3.1.5控制系统的时域性能指标 3.2线性控制系统的稳定性及代数稳定性判据 3.2.1稳定的概念及稳定的充分必要条件 3.2.2代数稳定性判据 3.3一阶系统的时域响应及性能 3.3.1一阶系统的基本形式及稳定性 3.3.2一阶系统的单位阶跃响应及性能 3.3.3一阶系统的单位斜坡响应和单位脉冲响应 3.3.4线性定常系统时域响应的性质 3.4二阶系统的时域响应及性能 3.4.1二阶系统的基本形式及稳定性 3.4.2二阶系统的单位阶跃响应 3.4.3二阶系统的单位脉冲响应 3.4.4二阶系统的单位斜坡响应 3.4.5二阶系统的时域动态性能指标 3.5高阶系统的时域响应及性能 3.5.1高阶系统的单位阶跃响应 3.5.2高阶系统的动态性能 3.6线性控制系统的稳态误差 3.6.1与误差有关的概念 3.6.2输入引起的稳态误差的计算 3.6.3干扰引起的稳态误差的计算 3.6.4减小稳态误差的措施 3.7线性控制系统的时域校正 3.7.1按输入补偿的顺馈校正 3.7.2按干扰补偿的顺馈校正 3.8基于MATLAB和Multisim的控制系统的时域分析 3.8.1单位阶跃响应函数 3.8.2时域动态性能指标的求法 3.8.3利用Multisim绘制控制系统的单位阶跃响应曲线 3.9卫星天线控制系统的时域分析 3.9.1卫星天线方位角跟踪控制系统的数学模型 3.9.2卫星天线方位角跟踪控制系统的时域分析 小结 习题 第4章线性控制系统的频域分析及校正 4.1频率特性的基本概念 4.1.1频率特性的定义 4.1.2频率特性的函数表示方法 4.2频率特性曲线 4.2.1幅相频率特性曲线 4.2.2对数频率特性曲线 4.2.3*小相位系统与非*小相位系统 4.2.4由对数幅频特性曲线求取*小相位系统的传递函数 4.3由频率特性曲线分析控制系统的性能 4.3.1频域稳定性判据 4.3.2由对数频率特性曲线分析系统性能 4.4控制系统的稳定性裕量 4.5控制系统的校正 4.5.1并联校正 4.5.2串联校正 4.5.3PID控制器及其参数确定 4.6基于MATLAB的控制系统的频域分析 4.6.1伯德图及极坐标图的绘制 4.6.2频域稳定裕量的求法 小结 习题 第5章线性控制系统的根轨迹分析法 5.1根轨迹的基本概念 5.1.1根轨迹 5.1.2根轨迹方程 5.2根轨迹绘制的基本法则 5.2.1180°根轨迹 5.2.2180°根轨迹绘制实例 5.2.30°根轨迹 5.3参数根轨迹 5.4利用根轨迹分析系统性能 5.4.1闭环零、极点分布与阶跃响应的关系 5.4.2增加开环零点或开环极点对系统性能的影响 5.4.3条件稳定系统分析 5.4.4利用根轨迹估算系统的性能 5.4.5利用根轨迹计算系统的参数 5.5基于MATLAB的根轨迹分析 小结 习题 第6章典型控制系统分析及校正 6.1直线一级倒立摆的建模 6.2直线一级倒立摆的根轨迹分析及校正 6.3直线一级倒立摆的频域分析及校正 6.4直线一级倒立摆的PID控制 小结 部分习题答案 参考文献