自动控制原理与设计 第5版

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自动控制原理与设计 第5版

本书是自动控制经典著作，内容紧密围绕自动控制系统的分析与设计理论展开，主要介绍了自动控制的动态模型、动态响应、基本特性，着重介绍了自动控制的几种常规设计技术，还涉及了非线性系统的分析与设计，并穿插了许多自动控制在MATLAB下的仿真实例。
本书可作为高等院校自动控制及相关专业的高年级本科生和研究生的教材，还可供有关专业的教师、研究人员及从事自动控制相关工作的工程技术人员参考。

第1章
反馈控制纵览及简单历史回顾
1.1
简单的反馈系统
1.2
反馈的分析
1.3
历史简介
1.4
全书概述
小结
复习题
习题
第2章
动态模型
2.1
机械系统动力学
2.2
电路模型
2.3
电机系统模型
2.4
热和流体流动模型
2.4.1
热流
2.4.2
不可压缩流体的流动
2.5
复杂机械系统
2.5.1
平移和旋转系统
2.5.2
分布参数系统
小结
复习题
习题
第3章 动态响应
3.1 拉普拉斯变换回顾
3.1.1 卷积响应
3.1.2 传递函数与频率响应
3.1.3 拉普拉斯变换
3.1.4 拉普拉斯变换的性质
3.1.5 部分分式求拉普拉斯反变换
3.1.6 终值定理
3.1.7 应用拉普拉斯变换解决问题
3.1.8 极点和零点
3.1.9 用MATLAB分析线性系统
3.2 系统模型图
3.2.1 框图
3.2.2 利用MATLAB进行框图化简
3.3 极点配置的影响
3.4 时域特性
3.4.1 上升时间
3.4.2 超调量和峰值时间
3.4.3 调节时间
3.5 零点和附加极点的影响
3.6 幅值变换与时间变换
3.6.1 幅值变换
3.6.2 时间变换
3.7 稳定性
3.7.1 线性时不变系统的稳定性
3.7.2 劳斯稳定判据
3.8 由实验数据建立模型
3.9 梅森公式与信号流图
小结
复习题
习题
第4章 反馈的基本特点
4.1 控制的基本方程
4.1.1 瓦特问题：干扰抑制
4.1.2 布莱克问题：系统增益对参数变化的灵敏度
4.1.3 传感器的噪声引起的矛盾
4.1.4 雷达问题：跟随一个变化的参考信号
4.2 稳态误差的控制：系统类型
4.2.1 参考输入作用下的系统类型：单位反馈的情形
4.2.2 参考输入作用下的系统类型：一般情形
4.2.3 干扰输入作用下的系统类型
4.3 动态误差的控制：PID控制
4.3.1 比例控制(P)
4.3.2 比例加积分控制(PI)
4.3.3 比例积分微分控制(PID)
4.4 基本反馈概念的扩展
4.4.1 控制器的数字实现
4.4.2 PID控制器参数的Z-N整定法
4.4.3 误差常数的Truxal公式
4.4.4 时间响应对参数变化的灵敏度
小结
复习题
习题
第5章 根轨迹法
5.1 基本反馈系统的根轨迹
5.2 绘制根轨迹的指导原则
5.2.1 绘制正(180°)根轨迹规则
5.2.2 绘制根轨迹规则总结
5.3 根轨迹应用举例
5.4 选取参数值
5.5 运用动态补偿进行设计
5.5.1 超前补偿
5.5.2 滞后补偿
5.5.3 超前滞后补偿
5.5.4 模拟和数字补偿的实现
5.6 根轨迹法设计实例
5.7 扩展根轨迹法
5.7.1 绘制负(0°)根轨迹规则
5.7.2 考虑两个参数的情况
5.7.3 时间延迟
小结
复习题
习题
第6章 频率响应设计法
6.1 频率响应
6.1.1 伯德图法
6.1.2 稳态误差
6.2 临界稳定
6.3 奈奎斯特稳定性判据
6.3.1 幅角原理
6.3.2 在控制设计中的应用
6.4 稳定裕度
6.5 伯德增益-相位关系
6.6 闭环频率响应
6.7 补偿环节
6.7.1 PD补偿
6.7.2 超前补偿
6.7.3 PI补偿
6.7.4 滞后补偿
6.7.5 PID补偿
6.7.6 设计的考虑因素
6.8 频率特性的其他图示方法
6.8.1 尼科尔斯图
6.8.2 逆奈奎斯特图
6.9 根据灵敏度函数定义的性能指标
6.10 时滞环节
小结
复习题
习题
第7章 状态空间设计
7.1 状态空间设计法的优点
7.2 状态空间中的系统描述
7.3 框图和状态空间
7.4 状态方程的分析
7.4.1 框图与标准型
7.4.2 从状态方程求解动态响应
7.5 全状态反馈的控制规律设计
7.5.1 寻找控制规律
7.5.2 引入全状态反馈的参考输入
7.6 优良设计的极点位置的选择
7.6.1 主导二阶极点
7.6.2 对称根轨迹法(SRL)
7.6.3 几种方法的评论
7.7 估计器设计
7.7.1 全阶估计器
7.7.2 降阶估计器
7.7.3 估计器极点的选择
7.8 补偿器设计：结合控制规律和估计器
7.9 对含估计器的系统引入参考输入
7.9.1 引入参考输入的一般结构
7.9.2 选择增益
7.10 积分控制和鲁棒跟踪
7.10.1 积分控制
7.10.2 鲁棒跟踪控制：误差空间法
7.10.3 扩展估计器
7.11 回路传递恢复(LTR)
7.12 有理传递函数的直接设计
7.13 含纯滞后时间的系统设计
小结
复习题
习题
第8章 数字控制
8.1 数字化
8.2 离散系统的动态分析
8.2.1 z变换
8.2.2 z逆变换
8.2.3 s与z的关系
8.2.4 终值定理
8.3 仿真设计
8.3.1 零极点匹配法
8.3.2 修正的零极点匹配法
8.3.3 几种数字逼近法的比较
8.3.4 仿真设计法的应用范围
8.4 硬件特征
8.4.1 模数(A/D)转换器
8.4.2 数模(D/A)转换器
8.4.3 抗混叠预滤器
8.4.4 计算机
8.5 采样速率的选择
8.5.1 跟踪效率
8.5.2 抑制扰动
8.5.3 抗混叠预滤器的影响
8.5.4 异步采样
8.6 离散设计
8.6.1 分析工具
8.6.2 反馈特性
8.6.3 离散设计举例
8.6.4 设计的离散分析
8.7 状态空间设计方法
小结
复习题
习题
第9章 非线性系统
9.1 引言和动机：为什么学习非线性系统
9.2 线性化分析
501
9.2.1 小信号分析的线性化
9.2.2 通过非线性反馈进行线性化
9.2.3 通过反向非线性进行线性化
9.3 用根轨迹法进行等效增益分析
9.4 用频率响应分析等效增益：描述函数
9.5 基于稳定性的分析和设计
9.5.1 相平面
9.5.2 李雅普诺夫稳定性分析
9.5.3 圆判据
小结
复习题
习题
第10章 控制系统设计：原理与实例研究
10.1 控制系统设计概述
10.2 卫星姿态控制设计
10.3 波音747飞机的侧面和纵向控制
10.3.1 偏移阻尼器
10.3.2 姿态保持自动导航仪
10.4 汽车引擎的油-气比控制
10.5 硬盘的读/写磁头组件控制
10.6 半导体晶片制造中的快速热处理器控制系统
小结
复习题
习题
附录A 拉普拉斯变换
附录B 复变量回顾
附录C 矩阵理论概述
附录D 能控性和能观性
附录E 极点配置的阿克曼公式
附录F MATLAB命令
附录G 章末复习题答案
参考文献


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