目录

第1章绪论

1.1自动控制

1.2反馈控制

1.3按扰动控制

1.4控制器的构成

1.5随动系统与恒值调节系统

1.6自动控制理论的发展简史

1.7自动控制学科在中国的发展历程

附录1中国学者在自动控制理论方面的研究成果

第2章控制系统的数学描述

2.1引言

2.2运动对象的微分方程描述

2.2.1列写原始运动方程组

2.2.2非线性方程的线性化

2.2.3为复杂对象建立数学模型

2.2.4从原始方程组导出单变量微分方程

2.2.5离散时间运动方程

2.3微分方程的解的结构与运动的模态

2.4微分方程的解在初始时刻的跳变

2.5拉普拉斯变换

2.5.1拉普拉斯变换的定义

2.5.2拉普拉斯变换的基本性质

2.5.3用拉普拉斯变换解线性微分方程

2.6运动对象的状态空间描述

2.6.1状态变量、状态向量与状态空间

2.6.2状态方程与输出方程

2.6.3从原始方程组导出状态方程组

2.6.4状态向量的变换

2.7矩阵指数函数

2.7.1矩阵指数函数的定义与基本性质

2.7.2用矩阵指数函数解状态方程

2.8状态转移矩阵

2.9运动对象的传递函数描述

2.9.1传递函数

2.9.2框图

2.9.3传递函数的极点与零点

2.9.4传递函数的解耦零点

2.9.5传递函数矩阵

2.9.6状态空间描述下的传递函数矩阵

2.10闭环系统的传递函数

2.10.1复杂框图的传递函数

2.10.2闭环系统的传递函数

2.11控制系统的基本单元

2.12信号流图

2.13控制系统的系统矩阵描述

2.13.1广义状态方程与系统矩阵

2.13.2系统矩阵描述下的传递函数矩阵

2.14系统矩阵的严格系统等价变换

2.14.1严格系统等价变换

2.14.2传递函数矩阵的史密斯麦克米伦标准形

2.14.3传递函数矩阵的极点和零点

2.15闭环系统的特征多项式

2.16小结

附录2.1从框图求传递函数的流程

附录2.2求多项式矩阵的史密斯标准形的例题

习题

第3章线性控制系统的运动

3.1引言

3.2稳定性问题

3.2.1运动的稳定性

3.2.2线性系统运动稳定性的充分必要条件

3.2.3稳定性的李雅普诺夫定义

3.2.4李雅普诺夫第一方法

3.3稳定性的代数判据

3.3.1劳斯判据

3.3.2赫尔维茨判据

3.3.3谢绪恺聂义勇判据

3.4参数对稳定性的影响

3.5参数的稳定区域

3.5.1单参数的稳定区域

3.5.2双参数的稳定区域

3.6静态误差

3.6.1静态误差的定义

3.6.2静态误差系数

3.6.3静态误差的物理解释

3.6.4关于扰动的静态误差

3.7控制系统的动态性能

3.7.1阶跃响应

3.7.2冲激响应

3.81阶单输出系统的运动

3.9简单2阶单输出系统的运动

3.9.1简单2阶系统的阶跃响应

3.9.2简单2阶系统的动态性能指标

3.9.3简单2阶系统的冲激响应

3.9.4附有微分作用的2阶线性系统

3.10高阶单输出系统的运动

3.10.1高阶系统的2阶近似

3.10.2开环系统的小参数对闭环系统的影响

3.10.3参数摄动下系统的鲁棒性

3.11误差积分指标

3.12交连

3.13控制系统的校正

3.13.1串联校正

3.13.2局部反馈校正

3.14小结

习题

第4章线性控制系统的频率响应分析

4.1引言

4.2傅里叶变换与非周期函数的频谱

4.2.1周期函数的傅里叶级数

4.2.2非周期函数的傅里叶变换

4.2.3傅里叶变换与拉普拉斯变换的关系

4.3频率特性函数

4.4频率特性图像

4.4.1幅相频率特性图

4.4.2对数频率特性图

4.4.3其他频率特性函数及图像

4.5基本单元的频率特性函数

4.6复杂频率特性图的绘制

4.7频率特性函数的几项重要性质

4.8奈奎斯特稳定判据

4.8.1幅角原理

4.8.2奈奎斯特稳定判据

4.8.3奈奎斯特稳定判据应用举例

4.8.4在逆幅相特性图上应用奈奎斯特稳定判据

4.9控制系统的稳定裕度

4.10多输入多输出控制系统的特征多项式稳定判据

4.11多输入多输出控制系统的特征轨迹稳定判据

4.12对角优势多变量控制系统的稳定条件

4.12.1对角优势矩阵

4.12.2对角优势的函数矩阵

4.12.3对角优势系统的奈奎斯特稳定判据

4.13从开环频率特性直接研究闭环系统

4.13.1从开环对数频率特性研究闭环系统的稳定性

及静态特性

4.13.2从开环对数频率特性研究闭环系统的动态性能

4.14闭环系统的频率特性图

4.14.1闭环频率特性各频率段的主要特征

4.14.2绘制闭环系统频率特性图的列线图

4.15小结

附录4.11次和2次多项式因子折线对数幅频特性的修正曲线画法

附录4.2惰性单元折线对数幅频特性的修正量ΔL(Δμ)

附录4.3振荡单元谐振点的对数角频率偏移量Δμr与谐振峰值

ΔLr(=20lgMr)

附录4.41次和2次多项式因子的对数相频特性曲线画法

附录4.5惰性单元对数相频特性曲线的数据

附录4.6振荡单元对数相频特性曲线的数据

附录4.7幅角原理的证明

习题

第5章线性控制系统频率特性的校正与综合

5.1引言

5.2串联校正的试探综合法

5.2.1超前校正的综合

5.2.2滞后校正的综合

5.2.3超前滞后校正的综合

5.2.4控制系统动态品质受到的约束

5.3串联校正的预期频率特性综合法

5.4典型4阶开环传递函数的分频段综合

5.4.1高增益原则

5.4.2截止角频率

5.4.3中频段对数幅频特性的斜率

5.4.4高频段

5.4.5低频段

5.4.6对象的极点与零点之利用

5.4.7典型4阶模型的分频段综合举例

5.5恒值调节系统的综合

5.5.1恒值调节系统综合的关键问题

5.5.2综合恒值调节系统的约束条件

5.5.3系统受扰运动的数学模型

5.5.4恒值调节系统的综合

5.5.5恒值调节系统综合举例

5.6局部反馈校正

5.7顺馈控制

5.8多变量控制系统的正规矩阵设计方法

5.8.1控制系统的鲁棒性与传递函数矩阵的关系

5.8.2正规矩阵设计方法的基本思路

5.8.3控制系统的正规矩阵参数优化设计方法

5.9正规矩阵参数优化设计方法的专家知识库和设计流程

5.10正规矩阵参数优化方法设计实例

5.11控制系统的智能设计

5.12小结

附录5.1关于复数矩阵的奇异值分解的若干补充知识

附录5.2控制系统智能设计软件IntelDes 3.0

5.A2.1IntelDes 3.0的功能及界面

5.A2.2矩阵文件及其编辑

5.A2.3传递函数矩阵的分析

5.A2.4传递函数矩阵的运算

5.A2.5控制系统的设计

5.A2.6控制系统的仿真

习题

第6章根轨迹方法及控制系统根轨迹的校正

6.1引言

6.2根轨迹的基本概念及绘制

6.2.1根轨迹

6.2.2根轨迹的幅值条件和幅角条件

6.2.3计算机辅助绘制根轨迹

6.3根轨迹的基本性质

6.4根轨迹方法应用示例

6.4.1条件稳定系统

6.4.2增加极点或零点对根轨迹的影响

6.4.3参数根轨迹和根轨迹族

6.4.4延时系统

6.5补根轨迹的基本性质

6.5.1几个示例

6.5.2补根轨迹的幅值条件和幅角条件

6.5.3补根轨迹的基本性质

6.6常用串联校正装置的性质

6.6.1超前校正装置

6.6.2滞后校正装置

6.6.3超前滞后校正装置

6.7超前校正

6.7.1超前校正的基本设计方法

6.7.2设计示例

6.8滞后校正

6.8.1滞后校正的基本设计方法

6.8.2设计示例

6.9超前滞后校正

6.9.1超前滞后校正的一般设计方法

6.9.2设计示例

6.10小结

习题

上册部分习题参考答案

上册名词索引

附： 多变量控制系统分析和设计软件IntelDes 3.0(光盘)