Automatic Control Theory

第1章 自动控制的一般概念

1．1 开环控制与闭环控制

1．1．1 自动控制系统

1．1．2 开环控制

1．1．3 闭环(反馈)控制

1．2 控制系统举例

1．2．1 随动系统

1．2．2 恒值控制系统

1．2．3 数字控制系统

1．2．4 计算机控制系统

1．3 控制系统的组成与对控制系统的基本要求

1．3．1 控制系统的组成

1．3．2 对控制系统的基本要求

1．4 现代控制理论

1．4．1 最优控制

1．4．2 自适应控制

1．4．3 自学习控制

小结

习题


.第2章 模型

2．1 模型的定义和分类

2．1．1 模型的定义

2．1．2 模型的分类

2．1．3 模型的构造

2．2 控制系统的数学模型

2．3 建立系统微分方程的一般方法

2．4 用拉氏变换解线性微分方程

2．5 传递函数

2．5．1 传递函数的概念及定义

2．5．2 关于传递函数的几点说明

2．5．3 典型环节的传递函数

2．6 动态结构图

2．6．1 动态结构图的概念

2．6．2 系统动态结构图的建立

2．6．3 结构图的基本形式

2．6．4 结构图的等效变换法则

2．6．5 结构图变换举例

2．7 自动控制系统的传递函数

2．7．1 系统开环传递函数

2．7．2 系统闭环传递函数

2．7．3 闭环系统的误差传递函数

小结

习题


第3章 自动控制系统的时域分析

3．1 典型控制过程及性能指标

3．1．1 典型控制过程

3．1．2 典型时间响应

3．1．3 阶跃响应的性能指标

3．1．4 优化性能指标

3．2 一阶系统分析

3．2．1 一阶系统的数学模型

3．2．2 一阶系统的单位阶跃响应

3．2．3 一阶系统的单位脉冲响应

3．2．4 一阶系统的单位斜坡响应

3．2．5 三种响应之间的关系

3．3 二阶系统分析

3．3．1 二阶系统的数学模型

3．3．2 二阶系统的单位阶跃响应

3．3．3 二阶系统的单位脉冲响应

3．3．4 二阶系统的单位斜坡响应

3．3．5 改善二阶系统响应特性的措施

3．4 高阶系统分析

3．4．1 三阶系统的单位阶跃响应

3．4．2 高阶系统的单位阶跃响应

3．4．3 闭环主导极点

3．4．4 高阶系统的动态性能估算

3．5 应用计算机求取系统的响应

3．5．1 欧拉法

3．5．2 预报-校正法

3．5．3 龙格-库塔法

3．6 稳定性与代数判据

3．6．1 稳定的概念和定义

3．6．2 稳定性的代数判据

3．6．3 结构不稳定及其改进措施

3．7 稳态误差分析

3．7．1 误差及稳态误差的定义

3．7．2 稳态误差的计算

3．7．3 系统的类型和静态误差系数

3．7．4 改善系统稳态精度的方法

小结

习题


第4章 根轨迹法

4．1 根轨迹的基本概念

4．2 绘制根轨迹的基本条件和基本规则

4．2．1 绘制根轨迹的基本条件

4．2．2 绘制根轨迹的基本规则

4．3 特殊根轨迹

4．3．1 参数根轨迹

4．3．2 正反馈回路的根轨迹

4．3．3 滞后系统的根轨迹

4．4 系统闭环零极点分布与阶跃响应的关系

4．4．1 用闭环零极点表示的阶跃响应解析式

4．4．2 闭环零极点分布与阶跃响应的定性关系

4．4．3 主导极点与偶极子

4．4．4 利用主导极点估算系统的性能指标

4．5 开环零极点的变化对根轨迹的影响

4．5．1 开环零点的变化对根轨迹的影响

4．5．2 开环极点的变化对根轨迹的影响

小结

习题


第5章 频率法

5．1 频率特性

5．1．1 幅相频率特性

5．1．2 对数频率特性

5．2基本环节的频率特性

5．2．1 比例环节

5．2．2 惯性环节

5．2．3 积分环节

5．2．4 振荡环节

5．2．5 微分环节

5．2．6 一阶不稳定环节

5．2．7 时滞环节

5．3 系统开环频率特性的绘制

5．4 用频率法分析控制系统的稳定性

5．4．1 开环频率特性与闭环特征方程的关系

5．4．2 奈奎斯特稳定判据

5．4．3 虚轴上有开环特征报时的奈奎斯特判据

5．4．4 用对数频率特性判断系统的稳定性

5．4．5 控制系统的相对稳定性

5．5 开环频率特性与系统动态性能的关系

5．5．1 低频段

5．5．2 中频段

5．5．3 高频段

5．6 系统的闭环频率特性

5．6．1 等m圆图

5．6．2 等n圆图

5．6．3 根据闭环频率特性分析系统的时域响应

小结

习题


第6章 控制系统的校正

6．1 控制系统校正的概念

6．1．1 受控对象

6．1．2 性能指标

6．1．3 系统校正

6．2 串联校正

6．2．1 超前校正

6．2．2 滞后校正

6．2．3 滞后-超前校正

6．3 反馈校正

6．3．1 利用反馈校正改变局部结构和参数

6．3．2 利用反馈校正取代局部结构

6．4 前置校正

6．4．1 稳定与精度

6．4．2 抗扰与跟踪

6．5 根轨迹法在系统校正中的应用

6．5．1 串联超前校正

6．5．2 串联滞后校正

小结

习题


第7章 采样系统分析

7．1 采样系统

7．2 采样过程与采样定理

7．2．1 采样过程

7．2．2 采样定理

7．3 信号保持

7．4 z变换理论

7．4．1 z变换定义

7．4．2 z变换方法

7．4．3 z变换性质

7．4．4 z反变换

7．4．5 用z变换法不解差分方程

7．5 脉冲传递函数

7．5．1 脉冲传递函数定义

7．5．2 脉冲传递函数的物理意义

7．5．3 脉冲传递函数的求法

7．5．4 开环系统脉冲传递函数

7．5．5 闭环系统脉冲传递函数

7．6 采样系统性能分析

7．6．1 稳定性分析

7．6．2 稳态误差分析

7．6．3 动态性能分析

7．6．4 根轨迹法在采样系统中的应用

7．6．5 频率法在采样系统中的应用

小结

习题


第8章 非线性系统理论

8．1 非线性系统的一般概念

8．1．1 非线性系统的特点

8．1．2 典型的非线性特性

8．2 相平面法

8．2．1 相轨迹的作图方法

8．2．2 相轨迹的基本特点

8．2．3 线性系统的相轨迹

8．3 相平面图的分析

8．3．1 由相平面图求时间

8．3．2 极限环

8．3．3 非线性系统的相平面分析

8．4 描述函数法

8．4．1 描述函数的概念

8．4．2 典型非线性元件的描述函数

8．5 非线性系统的描述函数法分析

8．5．1 非线性系统稳定性分析

8．5．2 非线性系统自振荡分析

8．5．3 非线性系统的结构简化

小结

习题


第9章 控制系统的状态空间分析与设计

9．1 控制系统的状态空间描述

9．1．1 系统状态空间描述常用的基本概念

9．1．2 线性定常连续系统状态空间表达式的建立

9．1．3 状态空间模型和i／o模型之间的等价变换

9．1．4 线性定常连续系统状态方程的解

9．2 控制系统的可控性与可观测性

9．2．1 系统可控性

9．2．2 系统可观测性

9．2．3 对偶原理

9．3 线性定常系统的线性变换

9．3．1 线性变换

9．3．2 化系数矩阵人为对角阵或约当阵

9．3．3 化系统{a，b}为可控标准型

9．3．4 化系统{a，c}为可观测标准型

9．3．5 系统的规范分解

9．4 控制系统的状态空间设计

9．4．1 线性定常系统常用反馈结构及其对系统特性的影响

9．4．2 状态反馈的极点配置设计法

9．4．3 状态观测器设计及分离特性

小结

习题


第10章 最优控制

10．1 最优控制问题

10．1．1 被控对象的数学模型

10．1．2 边界条件与目标集

10．1．3 容许控制集合

10．1．4 性能指标

10．1．5 最优控制的研究方法

10．2 最优控制中的变分法

10．2．1 泛函与变分

10．2．2 欧拉方程

10．2．3 横截条件

10．3 对控制变量无约束的最优控制问题

10．3．1 末端时刻tf固定时的最优控制问题

10．3．2 末端时刻tf自由时的最优控制问题

10．4 极小值原理

10．4．1 古典变分法的缺陷

10．4．2 极小值原理

10．5 时间最优控制

10．5．1 线性系统的时间最优控制

10．5．2 线性系统时间最优控制问题解的必要条件

10．5．3 双积分装置的时间最优控制系统

10．6 二次型性能指标的最优控制问题

10．6．1 状态调节器问题

10．6．2 定常状态调节器问题

10．6．3 输出调节器问题

10．7 动态规划

10．7．1 最优性原理

10．7．2 离散时间线性二次型问题

10．7．3 连续动态规划与哈密顿-雅可比方程

小结

习题


第11章 系统辨识与自适应控制

11．1 随机系统的数学描述

11．1．1 输入输出模型

11．1．2 状态空间模型

11．2 系统辨识概念与基本方法

11．2．1 系统数学模型的建立

11．2．2 系统辨识的实验设计

11．2．3 系统辨识的方法

11．2．4 系统辨识的最小二乘法

11．2．5 最小二乘估计的递推算法

11．2．6 时变系统的最小二乘估计

11．2．7 有色噪声情况下的最小二乘法

11．2．8 辨识的其他问题

11．3 自适应控制概念与基本方法

11．3．1 自适应控制概述

11．3．2 模型参考自适应控制

11．3．3 自校正控制系统

小结

习题

部分习题参考答案

参考文献