第1章 自動控制的一般概念
1.1 引言
1.2 自動控制簡史
1.3 自動控制系統(tǒng)的基本概念
1.3.1 自動控制系統(tǒng)
1.3.2 控制方式的分類
1.3.3 開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較
1.4 自動控制系統(tǒng)的分類及組成
1.4.1 自動控制系統(tǒng)的分類
L4.2 自動控制系統(tǒng)的組成
1.5 對控制系統(tǒng)的性能要求
1.5.1 自動控制系統(tǒng)的性能要求
1.5.2 自動控制系統(tǒng)的典型外作用
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第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
2.1 引言
2.2 控制系統(tǒng)的時域數(shù)學模型
2.2.1 控制系統(tǒng)的微分方程
2.2.2 控制系統(tǒng)的線性近似
2.3 拉普拉斯變換
2.3.1 拉普拉斯變換的定義
2.3.2 拉普拉斯變換的常用定理
2.3.3 拉普拉斯反變換
2.3.4.微分方程的求解
2.4 控制系統(tǒng)的復域數(shù)學模型
2.4.1 傳遞函數(shù)
2.4.2 傳遞函數(shù)的極點和零點對輸出的影響
2.4.3 典型元部件的傳遞函數(shù)
2.5 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與信號流圖
2.5.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
2.5.2 控制系統(tǒng)的信號流圖
2.5.3 閉環(huán)系統(tǒng)的常用傳遞函數(shù)
2.6 控制系統(tǒng)建模的應用研究
2.6.1 數(shù)學模型的實驗測定
2.6.2 利用MATLAB進行系統(tǒng)建模
2.7 控制系統(tǒng)建模的設計實例
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第3章 線性系統(tǒng)的時域分析法
3.1 引言
3.2 線性系統(tǒng)的時域性能指標
3.2.1 典型輸入信號
3.2.2 動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能
3.3 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.3.1 穩(wěn)定性的基本概念
3.3.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.3.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
3.3.4 勞斯穩(wěn)定判據(jù)的特殊情況
3.3.5 勞斯穩(wěn)定判據(jù)的應用
3.4 線性系統(tǒng)的快速性分析
3.4.1 一階系統(tǒng)的時域分析
3.4.2 二階系統(tǒng)的時域分析
3.4.3 高階系統(tǒng)的時域分析
3.5 線性系統(tǒng)的準確性分析
3.5.1 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計算
3.5.2 減小和消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法
3.6 線性系統(tǒng)的時域法校正
3.6.1 比例－微分環(huán)節(jié)（PD）校正
3.6.2 比例－積分環(huán)節(jié)（PI）校正
3.6.3 比例－積分－微分環(huán)節(jié)（PD）校正
3.7 線性系統(tǒng)時域法的應用
3.7.1 利用MATLAB研究時域法
3.7.2 時域分析法的設計實例
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第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法
4.1 引言
4.2 根軌跡法的基本概念
4.2.1 閉環(huán)零、極點與開環(huán)零、極點妁關系
4.2.2 根軌跡方程
4.3 根軌跡繪制的基本法則
4.3.1 繪制根軌跡的基本法則
4.3.2 閉環(huán)極點的確定
4.4 廣義根軌跡
4.4.1 參數(shù)根軌跡
4.4.2 零度根軌跡
4.5 線性系統(tǒng)的控制性能分析
4.5.1 閉環(huán)零、極點分布與階躍響應的定性分析
4.5.2 主導極點與偶極子的概念
4.5.3 用主導極點估算系統(tǒng)的性能
4.6 線性系統(tǒng)的根軌跡法校正
4.6.1 超前校正
4.6.2 滯后校正
4.6.3 超前一滯后校正
4.7 線性系統(tǒng)根軌跡法的應用
4.7.1 利用MAT，LAB研究根軌跡法
4.7.2 根軌跡法的設計實例
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第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析法
5.1 引言
5.2 頻率特性
5.2.1 頻率特性的基本概念
5.2.2 頻率特性的幾何表示方法
5.3 開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性
5.3.1 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.3.2 開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性
5.4 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.4.1 頻率域穩(wěn)定判據(jù)
5.4.2 穩(wěn)定裕度
5.5 閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標
5.5.1 控制系統(tǒng)的帶寬
5.5.2 閉環(huán)系統(tǒng)頻域性能指標和時域指標的轉(zhuǎn)換
5.5.3 閉環(huán)頻率特性
5.6 線性系統(tǒng)的頻域法校正
5.6 ，1串聯(lián)超前校正
5.6.2 串聯(lián)滯后校正
5.6.3 串聯(lián)滯后一超前校正
5.7 線性系統(tǒng)頻域法的應用
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第6章 線性離散系統(tǒng)的分析
6.1 引言
6.2 離散控制系統(tǒng)的基本概念
6.2.1 離散控制系統(tǒng)的應用
6.2.2 離散控制系統(tǒng)的特點
6.2.3 離散控制系統(tǒng)的研究方法
6.3 信號的采樣和保持
6.3.1 采樣過程
6.3.2 采樣過程的數(shù)學描述
6.3.3 采樣定理
6.3.4 零階保持器
6.4 Z變換理論
6.4.1 Z變換的定義
6.4.2 Z變換的求法
6.4.3 Z變換的基本定理
6.4.4 Z反變換
6.5 離散系統(tǒng)的數(shù)學模型
6.5.1 離散系統(tǒng)的數(shù)學定義
6.5.2 線性常系數(shù)差分方程及其解法
6.5.3 脈沖傳遞函數(shù)
6.6 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
6.6.1 離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件
6.6.2 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
6.6.3 朱利穩(wěn)定判據(jù)
6.6.4 采樣周期與開環(huán)增益對穩(wěn)定性的影響
6.6.5 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
6.7 離散系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
6.7.1 離散控制系統(tǒng)的時間響應及性能指標
6.7.2 閉環(huán)極點的分布與動態(tài)性能的關系
6.8 離散系統(tǒng)的數(shù)字校正
6.8.1 校正方式
6.8.2 數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)
6.8.3 最少拍系統(tǒng)及設計
6.8.4 最少拍無紋波系統(tǒng)設計
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第7章 非線性控制系統(tǒng)分析
7.1 引言
7.2 非線性控制系統(tǒng)概述
7.2.1 非線性系統(tǒng)的特點
7.2.2 非線性系統(tǒng)的分析與設計方法
7.3 常見非線性特性及其對系統(tǒng)性能的影響
7.4 相平面法
7.4.1 相平面的基本概念
7.4.2 相軌跡的繪制方法
7.4.3 線性系統(tǒng)的相軌跡
7.4.4 奇點和奇線
7.4.5 非線性系統(tǒng)的相平面分析
7.5 描述函數(shù)法
7.5.1 描述函數(shù)的基本概念
7.5.2 典型非線性特性描述函數(shù)
7.5.3 非線性系統(tǒng)的簡化
7.5.4 描述函數(shù)法進行非線性系統(tǒng)分析
7.6 非線性控制系統(tǒng)的設計實例
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第8章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合
8.1 引言
8.2 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
8.2.1 狀態(tài)與狀態(tài)變量
8.2.2 狀態(tài)空間表達式
8.2.3 狀態(tài)空間表達式的建立方法
8.2.4 線性連續(xù)時不變系統(tǒng)狀態(tài)方租的解
8.2.5 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣
8.2.6 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的線性變換
8.2.7 線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
8.3 線性系統(tǒng)的能控性和能觀性
8.3.1 線性連續(xù)系統(tǒng)的能控性
8.3.2 輸出能控性
8.3.3 線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀性
8.3.4 狀態(tài)空間表達式的能控和能觀標準型轉(zhuǎn)化
8.3.5 線性定常系統(tǒng)的規(guī)范分解
8.3.6 離散系統(tǒng)的能控性和能觀性
8.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
8.4.1 李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定性
8.4.2 李雅普諾夫第一法（間接法）
8.4.3 李雅普諾夫第二法（直接法）
8.4.4 李雅普諾夫第二法在線性定常系統(tǒng)中的應用
8.5 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)綜合
8.5.1 兩種常用反饋控制結(jié)構(gòu)
8.5.2 反饋結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)性能的影響
8.5.3 系統(tǒng)的極點配置
8.5.4 全維狀態(tài)觀測器
8.5.5 分離特性
8.6 狀態(tài)空間分析法的設計實例
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第9章 最優(yōu)控制理論基礎
9.1 引言
9.2 最優(yōu)控制問題導論
9.3 最優(yōu)控制中的變分法
9.3.1 微積分基礎
9.3.2 泛函與變分法基本概念
9.3.3 泛函極值問題與歐拉方程
9.3.4 條件泛函極值與動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題
9.4 極小值原理及其應用
9.4.1 經(jīng)典變分法的局限
9.4.2 連續(xù)系統(tǒng)的極小值原理
9.4.3 極小值原理的應用
9.5 線性二次型最優(yōu)控制問題
9.5.1 線性二次型問題
9.5.2 線性系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)節(jié)器問題
9.5.3 倒立擺的最優(yōu)控制問題
9.6 動態(tài)規(guī)劃
9.6.1 動態(tài)規(guī)劃基本思想
9.6.2 動態(tài)規(guī)劃法求解離散最優(yōu)控制問題
本章小結(jié)
本章習題輔導
各章課后練習題參考答案
參考文獻