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第1章 控制系统引论 1

预览 1

引论 2

自动控制的历史 3

利用反馈的两个例子 5

控制工程的实践 6

现代控制系统的例子 7

自动装配和机器人 13

控制系统的发展趋势 14

工程设计 14

机电系统 15

控制系统设计 18

设计举例：转台速度控制 19

设计举例：胰岛素注射控制系统 20

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 21

练习题 23

习题 24

高级习题 29

设计题 30

名词和概念 31

第2章 系统的数学模型 33

预览 33

引言 33

物理系统的微分方程 34

物理系统的线性近似 37

拉普拉斯变换 39

线性系统的传递函数 44

框图模型 56

信号流图模型 60

控制系统的计算机分析 65

设计举例 66

利用MATLAB进行系统仿真 73

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 85

小结 87

练习题 87

习题 94

高级习题 108

设计题 109

MATLAB题 111

名词和概念 113

第3章 状态变量模型 116

预览 116

引言 116

动态系统的状态变量 117

状态微分方程 119

信号流图和框图模型 121

其他形式的信号流图和框图模型 130

从状态方程得到传递函数 135

时间响应和状态转移矩阵 136

离散时间响应的计算 139

设计举例：打印机皮带驱动器 143

利用MATLAB分析状态变量模型 148

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 152

小结 154

练习题 155

习题 158

高级习题 168

设计题 169

MATLAB题 170

名词和概念 172

第4章 反馈控制系统的特性 174

预览 174

开环和闭环控制系统 174

控制系统对于参数变化的灵敏度 176

控制系统的暂态响应控制 179

反馈控制系统中的扰动信号 182

稳态误差 186

反馈代价 188

设计实例：英吉利海峡隧道掘进机 188

设计实例：火星探测车 191

使用MATLAB分析控制系统特性 193

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 199

小结 202

练习题 203

习题 206

高级习题 214

设计题 217

MATLAB题 220

名词和概念 223

第5章 反馈控制系统的性能 224

预览 224

引论 225

测试输入信号 225

二阶系统的性能 227

附加零极点对二阶系统响应的影响 232

阻尼系数的估算 236

s平面上根的位置与暂态响应 237

反馈控制系统的稳态误差 238

非单位反馈系统的稳态误差 241

性能指标 243

线性系统的简化 250

设计实例：哈勃望远镜指向系统 253

利用MATLAB和Simulink分析系统性能 255

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 263

小结 266

练习题 267

习题 271

高级习题 277

设计题 279

MATLAB题 282

名词和概念 284

第6章 线性反馈系统的稳定性 285

预览 285

稳定性的概念 285

Routh-Hurwitz稳定性判据 288

反馈控制系统的相对稳定性 295

状态变量系统的稳定性 296

设计实例：漫游车转向控制 299

应用MATLAB分析系统稳定性 300

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 308

小结 310

练习题 311

习题 313

高级习题 318

设计题 320

MATLAB题 322

名词和概念 324

第7章 根轨迹方法 325

预览 325

引论 326

根轨迹的概念 326

画出根轨迹的步骤 329

一个应用根轨迹法进行控制系统分析和设计的例子 341

应用根轨迹法进行参数设计 344

灵敏度与根轨迹 348

三项（PID）控制器 353

设计实例：激光操作器控制系统 355

机器人控制系统的设计 357

应用MATLAB分析根轨迹 360

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 364

小结 366

练习题 369

习题 374

高级习题 385

设计题 388

MATLAB题 394

名词和概念 396

第8章 频率响应法 397

预览 397

引论 397

频率响应图 400

绘制Bode图举例 413

频率响应的测量 416

频域性能指标 418

对数幅相图 420

设计举例：雕刻机的控制系统 421

使用MATLAB的频率响应方法 424

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 429

小结 431

练习题 434

习题 437

高级习题 447

设计题 448

MATLAB题 451

名词和概念 454

第9章 频域稳定性 456

预览 456

引论 456

s平面上的围道映射 457

Nyquist判据 462

相对稳定性与Nyquist判据 471

在频域中给定时域性能指标 476

系统带宽 482

时滞控制系统的稳定性 484

设计举例：遥控侦察车 486

频域中的PID控制器 489

利用MATLAB分析频域稳定性 490

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 499

小结 506

练习题 507

习题 513

高级习题 523

设计题 526

MATLAB题 531

名词和概念 533

第10章 反馈控制系统的设计 535

预览 535

引论 536

系统设计方法 537

串联校正网络 538

用Bode图进行超前校正设计 542

用根轨迹进行超前校正设计 546

用积分网络进行系统设计 551

用根轨迹进行滞后校正设计 553

用Bode图进行滞后校正设计 557

用解析和计算机方法在Bode图上进行系统设计 560

带有前置滤波的系统 561

最小拍响应设计 564

设计举例：转子绕线控制系统 566

设计举例：X——Y绘图仪 569

利用MATLAB设计系统 571

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 578

小结 579

练习题 580

习题 584

高级习题 595

设计题 598

MATLAB题 603

名词和概念 605

第11章 状态变 607

反馈系统的设计 607

预览 607

引论 607

能控性 608

能观性 610

全状态反馈设计 613

Ackermann公式 615

观测器设计 616

校正装置设计：全状态反馈和观测器的集成 620

参考输入 624

最优控制系统 626

内模设计 633

设计举例：自动测试系统 636

利用MATLAB的状态变量设计 639

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 646

小结 647

练习题 647

习题 649

高级习题 6

设计题 657

MATLAB题 660

名词和概念 664

第12章 鲁棒控制系统 666

预览 666

引论 667

鲁棒控制系统与系统灵敏度 667

鲁棒性分析 671

带有不确定参数的系统 673

鲁棒控制系统设计 674

PID控制器 679

鲁棒PID控制系统设计 680

设计举例：飞机自动驾驶仪 685

太空望远镜控制系统设计 686

鲁棒丝筒驱动设计 687

鲁棒内模控制系统 690

超高精度钻石切削机的设计 691

准定量反馈系统 694

利用MATLAB的鲁棒控制系统设计 696

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 699

小结 701

练习题 702

习题 704

高级习题 711

设计题 715

MATLAB题 722

名词和概念 725

第13章 数字控制系统 726

预览 726

引论 727

数字计算机控制系统的应用 727

采样数据系统 729

z变换 731

闭环反馈采样数据系统 735

z平面中的稳定性分析 737

二阶采样数据系统的性能 738

用数字计算机进行闭环系统校正 740

工作台运动控制系统的设计 742

数字控制系统的根轨迹 744

数字控制器的实现 747

利用MATLAB的数字控制系统 748

系列设计举例：磁盘驱动器读入系统 753

小结 754

练习题 754

习题 756

高级习题 759

设计题 760

MATLAB题 762

名词和概念 763

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