本書內容包括控制系統建模、控制系統分析與設計以及控制系統的計算機仿真3個部分。第一部分介紹數學模型的分類、各類參數模型和非參數模型，以及MATLAB下模型的生成和轉換方法。第二部分涵蓋控制系統分析與設計的頻域法、根軌跡法和狀態空間法，以及上述3種設計法的MATLAB實現。第三部分包括控制系統仿真的原理、基于Simulink的建模與仿真方法以及復雜系統仿真的Simulink支撐技術。
郭百巍、劉藻珍、劉永善，北京理工大學航天學院副教授，三人一直都從事控制系統理論、設計的教學與科研工作。
第1章 緒論
1.1 控制理論的發展
1.2 控制系統的概念
1.3 控制系統的分類
1.4 課程內容
第2章 控制系統的數學模型
2.1 數學模型的分類
2.2 系統的參數模型
2.2.1 微分方程
2.2.2 狀態方程
2.2.3 傳遞函數
2.2.4 結構圖描述
2.3 系統的非參數模型
2.3.1 頻率特性
2.3.2 響應曲線 第1章 緒論
1.1 控制理論的發展
1.2 控制系統的概念
1.3 控制系統的分類
1.4 課程內容
第2章 控制系統的數學模型
2.1 數學模型的分類
2.2 系統的參數模型
2.2.1 微分方程
2.2.2 狀態方程
2.2.3 傳遞函數
2.2.4 結構圖描述
2.3 系統的非參數模型
2.3.1 頻率特性
2.3.2 響應曲線
2.4 模型生成與轉換的MATLAB實現
2.4.1 連續系統建模
2.4.2 離散系統模型
2.4.3 結構化簡
2.4.4 模型轉換
習題
第3章 控制系統分析與設計的頻域法
3.1 控制系統的性能指標
3.1.1 穩態性能指標
3.1.2 動態性能時域指標
3.2 典型系統的動態性能
3.2.1 一階系統的性能指標
3.2.2 典型二階系統的性能指標
3.2.3 典型二階系統的動態性能與閉環頻率特性的關系
3.2.4 高階系統的動態性能
3.3 控制系統的頻率響應法
3.3.1 對數頻率特性圖
3.3.2 頻域的動態性能指標
3.3.3 頻率響應法示例
3.4 控制器的設計方法和校正形式
3.4.1 控制器的設計方法
3.4.2 控制器的校正形式
3.5 串聯控制器設計的綜合法
3.5.1 工程系統的典型開環幅頻特性形狀
3.5.2 期望的開環頻率特性設計
3.5.3 串聯校正綜合設計法舉例
3.6 局部反饋控制器設計的綜合法
3.6.1 局部反饋校正的作用分析
3.6.2 兩類重要的局部反饋校正
3.6.3 局部反饋校正的綜合法小結
3.7 控制器設計的分析法
3.7.1 超前校正網絡
3.7.2 滯后校正網絡
3.7.3 滯后-超前校正網絡
3.8 調節系統的綜合方法
3.8.1 調節系統的性能指標
3.8.2 調節系統的綜合方法
3.9 復合控制
3.9.1 按擾動補償的復合校正
3.9.2 按輸入補償的復合校正
3.10 頻域法的MATLAB實現
3.10.1 單輸入單輸出系統的頻率特性曲線
3.10.2 利用頻率特性分析系統的穩定性
3.10.3 頻率綜合法的MATLAB實現
3.10.4 超前校正器設計的MATLAB實現
習題
第4章 控制系統分析與設計的根軌跡法
4.1 引言
4.1.1 根軌跡的定義
4.1.2 根軌跡的幅值和輻角條件
4.2 繪制根軌跡的基本規則及基于根軌跡的性能分析
4.2.1 繪制根軌跡的基本規則
4.2.2 增加零點和極點對根軌跡的影響
4.2.3 利用根軌跡計算系統的參數
4.3 根軌跡實現的超前校正
4.3.1 超前校正的基本原理
4.3.2 超前校正的設計步驟
4.3.3 超前校正設計中的若干問題
4.3.4 超前校正示例
4.4 根軌跡實現的滯后校正
4.4.1 滯后校正的基本原理
4.4.2 滯后校正的設計步驟
4.4.3 滯后校正示例
4.5 根軌跡實現的超前-滯后校正
4.5.1 超前-滯后校正的原理與步驟
4.5.2 超前-滯后校正示例
4.6 根軌跡法的MATLAB實現
4.6.1 根軌跡圖的繪制
4.6.2 根軌跡法的MATLAB示例
習題
第5章 控制系統分析與設計的狀態空間法
5.1 狀態空間表達式
5.2 穩定性分析
5.2.1 穩定性的定義
5.2.2 李雅普諾夫第一法
5.2.3 李雅普諾夫第二法
5.3 能控性分析
5.4 能觀性分析
5.5 極點配置方法
5.5.1 調節系統的極點配置設計法
5.5.2 隨動系統的極點配置設計法
5.6 狀態空間法的MATLAB實現
5.6.1 線性系統穩定性分析
5.6.2 線性系統的線性相似變換
5.6.3 能控性分析
5.6.4 能觀性分析
5.6.5 極點配置
5.6.6 觀測器設計
5.6.7 線性二次型指標最優調節器
習題
第6章 控制系統的仿真技術
6.1 控制系統仿真原理
6.1.1 控制系統仿真的過程
6.1.2 系統仿真研究的優缺點
6.2 基于Simulink的建模與仿真方法
6.2.1 Simulink簡介
6.2.2 Simulink常用模塊介紹
6.2.3 Simulink建模與仿真
6.3 復雜系統仿真的Simulink支撐技術
6.3.1 子系統概念及構成方法
6.3.2 模塊封裝方法
6.3.3 模塊庫的構造
6.3.4 M-函數和S-函數
習題
附錄A MATLAB基礎
參考文獻
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