自動控制原理及應用(第2版)

第1章 緒論
1.1 自動控制的發展概述
1.2 控制系統工作原理
1.3 自動控制系統的類型
1.3.1 開環控制系統和閉環控制系統
1.3.2 定值控制系統、隨動控制系統、程序控制系統
1.3.3 連續控制系統和離散控制系統
1.3.4 線性控制系統和非線性控制系統
1.3.5 單變量控制系統和多變量控制系統
1.4 小結
習題

第2章 線性控制系統的運動方程及模型描述
2.1 引言
2.2 傳遞函數
2.2.1 傳遞函數的定義
2.2.2 傳遞函數的極點和零點
2.2.3 典型環節及其傳遞函數
2.3 線性控制系統的數學模型
2.3.1 電氣系統的數學模型
2.3.2 機械系統的數學模型
2.3.3 工業過程裝置的數學模型
2.3.4 檢測與執行裝置的數學模型
2.3.5 典型對象或環節的數學模型
2.4 框圖
2.4.1 框圖的基本符號和連接
2.4.2 框圖的變換和簡化
2.5 信號流圖
2.5.1 信號流圖常用術語
2.5.2 框圖及相應的信號流圖
2.5.3 框圖與信號流圖的轉換
2.5.4 信號流圖的運算與簡化規則
2.5.5 梅森增益公式
2.6 應用MATLAB對數學模型進行描述
2.6.1 應用MATLAB進行數學模型轉換
2.6.2 應用MATLAB求系統時域解
2.6.3 基於MATLAB求取系統傳遞函數
2.7 運用工程知識解決控制系統復雜工程問題
2.7.1 槽式反應器的溫度控制系統
2.7.2 反應器的溫度控制系統框圖
2.7.3 被控對象的特性分析及數學模型的建立
2.7.4 構建適應被控對象特性變化的控制系統
2.8 小結
習題

第3章 連續控制系統的時域和頻域分析方法
3.1 引言
3.2 連續控制系統的時域分析法
3.2.1 典型輸入信號
3.2.2 控制系統的瞬態響應及性能指標
3.3 連續控制系統的根軌跡分析法
3.3.1 根軌跡法的基本概念
3.3.2 繪制根軌跡的基本條件和規則
3.3.3 根軌跡繪制方法舉例
3.4 連續控制系統的頻域分析法
3.4.1 頻率特性及其與傳遞函數的關系
3.4.2 頻率特性的圖示方法
3.5 基於MATLAB的時域和頻域分析方法
3.5.1 利用MATLAB求系統的時域響應
3.5.2 利用MATLAB計算時域性能指標
3.5.3 應用MATLAB分析系統根軌跡
3.5.4 應用MATLAB繪制Bode圖示例
3.5.5 應用MATLAB繪制Nyquist圖示例
3.5.6 應用MATLAB繪制Nichols圖示例
3.6 基於學科和專業基礎知識分析控制系統復雜工程問題
3.6.1 生物發酵過程自動控制系統組成
3.6.2 生物發酵過程輸入量（控制量）與輸出量（被控量）的關聯性分析
3.6.3 金霉素發酵過程關鍵變量的優化控制
3.7 小結
習題

第4章 閉環控制系統的穩定性分析
4.1 引言
4.2 勞斯穩定判據
4.2.1 系統穩定性的初步判別
4.2.2 勞斯判據
4.2.3 勞斯判據的特殊情況
4.2.4 勞斯判據的應用
4.3 奈奎斯特穩定判據
4.3.1 映射定理
4.3.2 奈奎斯特穩定判據原理
4.3.3 開環極點或零點位於jω軸上時的奈奎斯特判據
4.4 伯德圖的穩定性分析
4.4.1 增益裕量和相角裕量
4.4.2 相角裕量與過渡過程性能指標的關系
4.4.3 最小相位系統和非最小相位系統
4.5 閉環頻率特性
4.5.1 由開環頻率特性求取閉環頻率特性
4.5.2 等M圓圖和等N圓圖
4.5.3 尼柯爾斯圖線
4.6 應用MATLAB判斷系統的穩定性
4.7 小結
習題

第5章 閉環控制系統的誤差分析
5.1 引言
5.2 控制系統的穩態誤差
5.2.1 穩態誤差和誤差傳遞函數
5.2.2 控制系統的結構類型
5.2.3 給定輸入下(隨動系統)的穩態誤差
5.2.4 擾動輸入下(定值系統)的穩態誤差
5.3 穩態誤差與對數幅頻特性曲線的關系
5.3.1 穩態位置誤差系數的確定
5.3.2 穩態速度誤差系數的確定
5.3.3 穩態加速度誤差系數的確定
5.3.4 減小穩態誤差的若干措施
5.4 使用現代工具對控制系統的復雜工程問題進行預測與模擬
5.4.1 基於偏差的自動控制系統構成
5.4.2 參數優化（搜索）中存在的問題
5.4.3 並行搜索的基本思想
5.4.4 基於矩陣的多個單純形並行搜索
5.4.5 應用舉例
5.5 小結
習題

第6章 閉環控制系統的綜合校正
6.1 引言
6.2 控制系統的根軌跡校正方法
6.2.1 基於根軌跡的超前校正
6.2.2 基於根軌跡的滯后校正
6.3 控制系統的頻率特性校正方法
6.3.1 基於伯德圖的超前校正
6.3.2 基於伯德圖的滯后校正
6.4 PID控制器特性分析及應用
6.4.1 PID控制規律
6.4.2 PID控制器參數對控制過程的影響
6.4.3 PID控制器參數對系統根軌跡的影響
6.4.4 PID控制器參數對系統頻率特性穩定裕量的影響
6.5 小結
習題

第7章 控制系統的狀態空間分析與設計
7.1 引言
7.2 控制系統的狀態空間描述
7.2.1 狀態空間描述的基本概念
7.2.2 狀態空間表達式的建立
7.2.3 狀態空間的線性變換與規范化
7.3 線性定常連續系統狀態方程的解法
7.4 線性系統的能控性和能觀性
7.4.1 能控性和能觀性概念的提出
7.4.2 線性定常連續系統能控性定義及其判據
7.4.3 線性定常連續系統能觀性定義及其判據
7.4.4 能控性與能觀性的對偶關系
7.4.5 能控性和能觀性與傳遞函數(矩陣)的關系
7.5 控制系統的狀態空間設計
7.5.1 狀態反饋與極點配置
7.5.2 狀態重構與狀態觀測器
7.6 MATLAB在狀態空間法中的應用
7.6.1 狀態空間模型建立與轉換
7.6.2 能控性與能觀性的判定
7.6.3 狀態反饋系統極點配置
7.7 小結
習題

附錄A
A.1 拉氏變換
A.1.1 拉氏變換的定義
A.1.2 基本函數的拉氏變換
A.1.3 拉氏變換的主要運算定理
A.2 拉氏變換求解線性常微分方程
A.2.1 拉氏反變換
A.2.2 拉氏變換的應用舉例
A.3 海維塞德部分分式展開法
參考文獻