自动控制原理:微课版

第1讲 自动控制系统简介与实例 1 1.1 自动控制系统的定义 1 1.2 控制系统的基本组成 3 1.3 自动控制系统实例 4 单元作业 7 第2讲 自动控制系统分类与性能要求 8 2.1 自动控制系统分类 8 2.2 控制系统的基本要求 12 2.3 控制理论发展历史 13 单元作业 15 第3讲 线性系统时域模型 16 3.1 控制系统微分方程模型 17 3.2 非线性系统线性化 20 3.3 单位脉冲响应模型 22 单元作业 23 第4讲 传递函数 24 4.1 拉氏变换及其性质 24 4.2 传递函数定义 25 4.3 传递函数的性质 27 4.4 典型环节传递函数 28 4.5 MATLAB建立系统数学模型 30 单元作业 32 第5讲 结构图 33 5.1 结构图组成与建立 33 5.2 典型闭环系统结构图 35 5.3 结构图等效变换与化简 37 单元作业 40 第6讲 信号流图 42 6.1 信号流图的组成与术语 42 6.2 信号流图性质 43 6.3 梅森公式 44 单元作业 46 第7讲 线性系统稳定性分析 47 7.1 稳定性基本概念 47 7.2 线性定常系统稳定性的充分必要条件 48 7.3 劳斯稳定判据 49 7.4 赫尔维兹稳定判据 51 单元作业 53 第8讲 时域性能指标、一阶系统时域分析 54 8.1 典型输入信号 54 8.2 时域性能指标 56 8.3 一阶系统时域分析 59 单元作业 62 第9讲 二阶系统时域分析(一) 63 9.1 二阶系统标准型及极点分布 63 9.2 二阶欠阻尼系统单位阶跃响应 65 9.3 二阶欠阻尼系统时域性能指标 66 单元作业 69 第10讲 二阶系统时域分析(二) 71 10.1 不同阻尼比二阶系统单位阶跃响应 71 10.2 二阶系统单位脉冲响应 75 10.3 二阶系统单位斜坡响应 76 单元作业 77 第11讲 控制系统稳态误差 78 11.1 误差与稳态误差 78 11.2 系统类型与静态误差系数 79 11.3 扰动作用下的稳态误差 81 11.4 减小稳态误差的方法 82 单元作业 83 第12讲 高阶系统时域分析及设计 84 12.1 高阶系统时域响应 84 12.2 主导极点与高阶系统近似 85 12.3 MATLAB线性系统时域分析 87 12.4 线性系统时域设计 88 单元作业 92 第13讲 根轨迹基本概念、根轨迹绘制(一) 93 13.1 根轨迹的基本概念 93 13.2 闭环零极点与开环零极点的关系 94 13.3 绘制根轨迹的幅值条件和相角条件 95 13.4 绘制根轨迹的规则1~4 96 单元作业 98 第14讲 根轨迹绘制(二) 99 14.1 绘制根轨迹的规则5~8 99 14.2 广义根轨迹 103 14.3 MATLAB绘制根轨迹 105 单元作业 106 第15讲 系统性能分析与根轨迹设计 107 15.1 增加开环零点和极点对根轨迹的影响 107 15.2 闭环零极点分布与系统性能的关系 109 15.3 用根轨迹法进行控制系统设计 109 单元作业 115 第16讲 频率特性概念 116 16.1 频率特性的定义 116 16.2 频率特性的性质 118 16.3 频率特性的几何表示 120 单元作业 123 第17讲 典型环节的频率特性 124 17.1 比例环节 124 17.2 积分环节 125 17.3 微分环节 126 17.4 惯性环节 127 17.5 一阶微分环节 129 17.6 二阶振荡环节 130 17.7 延迟环节 132 单元作业 133 第18讲 系统开环频率特性绘制 134 18.1 开环幅相特性曲线的绘制 134 18.2 开环对数频率特性曲线的绘制 137 18.3 *小相位系统伯德图 139 单元作业 142 第19讲 频域稳定判据 143 19.1 映射定理 143 19.2 奈奎斯特稳定判据 145 19.3 虚轴上有开环极点的奈奎斯特稳定判据 148 单元作业 150 第20讲 对数频率稳定判据、稳定裕度、闭环频域性能 151 20.1 对数频率稳定判据 151 20.2 稳定裕度 154 20.3 闭环频域性能 156 单元作业 158 第21讲 基于MATLAB的系统频域分析设计 159 21.1 MATLAB系统频域分析 159 21.2 MATLAB系统频域设计 161 单元作业 165 第22讲 校正的概念及基本控制规律 166 22.1 系统的设计和校正 166 22.2 系统的基本控制规律 168 单元作业 174 第23讲 串联校正 175 23.1 串联相位超前校正 175 23.2 串联相位滞后校正 179 23.3 串联相位滞后-超前校正 183 单元作业 186 第24讲 反馈校正与复合校正 187 24.1 反馈校正 187 24.2 前置滤波校正 189 24.3 复合校正 191 24.4 *小拍校正 193 单元作业 195 第25讲 信号采样与保持、z变换理论 196 25.1 离散系统基本概念 196 25.2 信号采样与保持 198 25.3 z变换理论 202 单元作业 206 第26讲 脉冲传递函数、离散系统稳定性分析 207 26.1 脉冲传递函数的基本概念 207 26.2 采样系统脉冲传递函数 209 26.3 离散系统稳定性分析 213 26.4 离散系统稳态误差 215 单元作业 217 第27讲 离散系统动态性能与数字校正 218 27.1 离散系统时间响应 218 27.2 采样器和保持器对系统性能的影响 219 27.3 数字控制离散化 221 27.4 *少拍系统设计 222 单元作业 224 第28讲 非线性控制系统概述 225 28.1 非线性系统概述 225 28.2 典型非线性特性 229 单元作业 233 第29讲 非线性系统相平面分析 234 29.1 相平面概念及相轨迹绘制 234 29.2 奇点和极限环 239 29.3 非线性系统相平面分析 242 单元作业 245 第30讲 描述函数法 246 30.1 描述函数的概念 246 30.2 典型非线性环节的描述函数 248 30.3 描述函数法分析非线性系统稳定性 251 单元作业 254 附录 常用函数的拉氏变换和z变换对照表 255 参考文献 256