前言
第一章緒論1
第一節(jié)信號1
一、信號的概念1
二、信號的分類3
第二節(jié)系統5
一、系統的描述5
二、系統的性質6
第三節(jié)控制系統10
一、自動控制的基本原理10
二、自動控制的基本形式11
三、自動控制系統的基本組成12
四、自動控制系統的基本性能要求13
五、自動控制系統所要研究的問題14
本章要點15
習題15
第二章數學基礎17
第一節(jié)傅里葉變換17
一、連續(xù)傅里葉變換(CFT)17
二、離散時間傅里葉變換(DTFT)31
三、離散傅里葉變換(DFT)36
四、快速傅里葉變換(FFT)41
第二節(jié)拉普拉斯變換48
一、從傅里葉變換到拉普拉斯變換48
二、拉普拉斯變換的收斂域49
三、拉普拉斯變換的性質51
四、單邊拉普拉斯變換53
第三節(jié)Z變換54
一、從離散時間傅里葉變換(DTFT)到Z變換54
二、Z變換的收斂域55
三、Z變換的性質57
四、單邊Z變換61
第四節(jié)幾個數學變換之間的關系63
一、拉普拉斯變換與傅里葉變換的關系64
二、Z變換與傅里葉變換的關系65
三、Z變換與拉普拉斯變換的關系67
第五節(jié)應用MATLAB的積分變換67
一、傅里葉變換67
二、拉普拉斯變換及其反變換69
本章要點72
習題72
第三章信號的時域描述與分析77
第一節(jié)連續(xù)信號的時域描述和計算77
一、連續(xù)信號的描述77
二、典型連續(xù)信號78
三、連續(xù)信號的時域運算82
四、連續(xù)信號的時域分解87
第二節(jié)離散信號的時域描述和計算91
一、連續(xù)信號的采樣和恢復91
二、離散信號的描述94
三、離散信號的時域運算97
第三節(jié)信號的相關分析103
一、連續(xù)信號的相關分析103
二、兩序列相關運算107
第四節(jié)應用MATLAB進行信號的時域描述和分析107
本章要點113
習題113
第四章信號的頻域描述與分析116
第一節(jié)連續(xù)時間信號的頻域描述與分析116
一、周期信號的頻譜分析116
二、非周期信號的頻譜分析123
第二節(jié)離散信號的頻域分析129
一、周期信號的頻域分析129
二、非周期信號的頻域分析134
三、4種信號頻譜分析小結136
四、應用DFT和FFT的頻譜分析138
第三節(jié)應用MATLAB的信號頻域分析142
本章要點147
習題148
第五章系統的時域分析151
第一節(jié)線性系統的時域描述和分析151
一、線性系統的時域響應151
二、線性連續(xù)系統的響應152
三、線性離散系統的響應155
第二節(jié)線性系統狀態(tài)空間描述和分析157
一、線性系統狀態(tài)空間描述158
二、線性系統狀態(tài)空間分析165
三、線性系統的結構特性分析170
第三節(jié)雙轉子直升機系統188
一、雙轉子直升機系統的模型188
二、時域分析191
第四節(jié)應用MATLAB的積分變換192
本章要點194
習題195
第六章系統的頻域描述與分析202
第一節(jié)系統的頻率特性202
一、頻率特性的基本概念202
二、系統的頻率響應203
三、利用系統頻率特性求系統響應204
第二節(jié)系統頻率特性的幾何表示法208
一、幅相頻率特性曲線208
二、伯德圖211
第三節(jié)應用MATLAB的系統頻域分析217
一、連續(xù)系統的頻率特性217
二、離散系統的頻率特性219
本章要點221
習題221
第七章系統的復頻域描述與分析222
第一節(jié)系統傳遞函數222
一、連續(xù)系統的傳遞函數222
二、離散系統的脈沖傳遞函數224
三、傳遞函數矩陣225
第二節(jié)復頻域分析228
一、連續(xù)系統復頻域分析228
二、離散系統復頻域分析236
第三節(jié)實例:雙轉子直升機系統的傳遞函數241
第四節(jié)應用MATLAB的系統復頻域分析242
一、連續(xù)系統242
二、離散系統246
本章要點249
習題249
第八章濾波器251
第一節(jié)濾波器概述251
一、濾波及濾波器的基本原理251
二、濾波器的分類252
三、濾波器的技術要求253
第二節(jié)模擬濾波器255
一、概述255
二、巴特沃思(Butterworth)低通濾波器256
三、切比雪夫(Chebyshev)低通濾波器259
四、頻率變換264
五、無源濾波器267
第三節(jié)數字濾波器的設計268
一、概述268
二、無限沖激響應(IIR)數字濾波器的設計方法269
三、有限沖激響應(FIR)數字濾波器275
第四節(jié)應用MATLAB的濾波器設計280
一、模擬濾波器設計280
二、數字濾波器設計284
本章要點291
習題291
第九章控制系統的穩(wěn)定性分析293
第一節(jié)控制系統的穩(wěn)定性293
一、穩(wěn)定性的基本概念293
二、外部穩(wěn)定性及其充要條件293
三、內部穩(wěn)定性(李雅普諾夫穩(wěn)定性)294
第二節(jié)外部穩(wěn)定性分析296
一、代數判據296
二、頻域判據300
三、相對穩(wěn)定性分析306
四、離散系統的穩(wěn)定性307
第三節(jié)李雅普諾夫穩(wěn)定性分析311
一、李雅普諾夫第一法311
二、李雅普諾夫第二法312
三、線性定常系統漸近穩(wěn)定的判別315
第四節(jié)實例:雙轉子直升機系統穩(wěn)定性分析318
一、代數判據分析318
二、奈奎斯特穩(wěn)定性判據分析319
三、李雅普諾夫方法分析320
第五節(jié)應用MATLAB的控制系統穩(wěn)定性分析321
本章要點323
習題324
第十章控制系統的穩(wěn)態(tài)性能分析328
第一節(jié)控制系統誤差328
一、線性定常連續(xù)系統的穩(wěn)態(tài)誤差328
二、線性定常離散系統的穩(wěn)態(tài)誤差332
第二節(jié)連續(xù)系統的誤差分析332
一、連續(xù)系統的型別332
二、連續(xù)系統靜態(tài)誤差系數法333
第三節(jié)離散系統的誤差分析337
一、離散系統的型別337
二、離散系統靜態(tài)誤差系數法338
第四節(jié)實例:雙轉子直升機系統的穩(wěn)態(tài)性能分析340
一、按誤差定義分析341
二、靜態(tài)誤差系數法分析341
三、擾動作用下的雙轉子直升機系統穩(wěn)態(tài)性能分析342
第五節(jié)應用MATLAB的控制系統誤差分析343
本章要點346
習題346
第十一章控制系統的動態(tài)性能分析349
第一節(jié)根軌跡法分析349
一、根軌跡基本原理350
二、根軌跡繪制規(guī)則352
三、利用根軌跡分析系統性能362
第二節(jié)頻率法分析369
一、閉環(huán)系統的頻域性能指標369
二、閉環(huán)系統頻域與時域指標轉換370
三、利用開環(huán)頻率特性分析系統性能374
第三節(jié)實例:雙轉子直升機控制系統的動態(tài)性能分析380
一、根軌跡法分析381
二、頻率法分析382
第四節(jié)應用MATLAB的控制系統動態(tài)性能分析383
本章要點386
習題387
第十二章控制系統的綜合391
第一節(jié)控制系統的設計和校正問題391
一、校正的概念391
二、校正的基本方式391
第二節(jié)串聯校正392
一、頻率法串聯校正392
二、根軌跡法串聯校正400
第三節(jié)PID控制408
一、PID控制概述408
二、PID控制器參數設計411
第四節(jié)控制系統的數字校正415
一、數字化模擬控制器415
二、最少拍控制系統419
第五節(jié)實例:雙轉子直升機控制系統校正428
一、頻率法串聯校正429
二、根軌跡法串聯校正430
第六節(jié)應用MATLAB的控制系統綜合433
本章要點439
習題439
第十三章狀態(tài)空間法綜合441
第一節(jié)狀態(tài)反饋控制系統441
一、狀態(tài)反饋控制系統構成441
二、狀態(tài)反饋控制系統實現極點任意配置的條件442
三、單輸入系統極點配置算法443
四、輸出反饋控制系統的局限性445
第二節(jié)狀態(tài)觀測器447
一、狀態(tài)觀測器447
二、引入觀測器的狀態(tài)反饋控制系統455
第三節(jié)實例:雙轉子直升機控制系統狀態(tài)反饋控制457
一、狀態(tài)反饋控制457
二、具有狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋控制458
第四節(jié)應用MATLAB的狀態(tài)空間法綜合459
本章要點465
習題465
參考文獻469