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第一章 绪论 1

§1．1 自动控制系统的组成与基本原理 1

1．1．1 开环控制系统 3

1．1．2 闭环控制系统 8

1．1．3 复合控制系统 13

§1．2 自动控制系统的主要类型 23

§1．3 自动控制理论的发展简史 34

习题 39

第二章 控制系统的数学描述 43

§2．1 引言 43

§2．2 状态空间描述法 45

2．2．1 状态和状态空间 49

2．2．2 状态空间表达式 50

§2．3 输入输出描述法 61

2．3．1 零点和极点 65

2．3．2 传递函数的基本性质 66

2．3．3 典型环节及其传递函数 70

2．3．4 多变量系统的传递函数阵 86

§2．4 数学模型图示法 91

2．4．1 结构图 91

2．4．2 信流图和梅森增益公式 106

2．4．3 状态图 120

§2．5 状态空间模型与输入输出模型之间的等价变换 128

2．5．1 由状态空间模型变换为输入输出模型 129

2．5．2 由输入输出模型变换为状态空间模型 130

§2．6 非线性数学模型的线性化 147

§2．7 控制系统建模举例 156

2．7．1 电气系统 157

2．7．2 机械系统 174

2．7．3 液压系统 182

小结 188

习题 190

第三章 控制系统的时域分析 205

§3．1 引言 205

§3．2 线性系统的时间响应 207

3．2．1 输入输出描述时 207

3．2．2 状态空间描述时 209

§3．3 零输入响应 211

3．3．1 输入输出描述时 211

3．3．2 状态空间描述时 216

3．3．3 状态转移矩阵 224

§3．4 零状态响应 235

3．4．1 输入输出描述时 236

3．4．2 状态空间描述时 241

§3．5 控制系统的稳定性 250

3．5．1 稳定性定义 251

3．5．2 稳定性条件与结论 254

§3．6 劳思-赫尔维茨判据 258

3．6．1 劳思判据 260

3．6．2 劳思判据的应用 266

3．6．3 赫尔维茨判据 268

§3．7 线性化系统的稳定性 270

小结 271

习题 272

§4．1 引言 282

第四章 控制系统的复域分析 282

4．1．1 典型输入信号 283

4．1．2 微分特性 286

§4．2 低价系统的暂态响应 288

4．2．1 一阶系统的暂态响应 288

4．2．2 二阶系统的暂态响应 291

§4．3 控制系统的暂态性能指标 302

4．3．1 暂态性能指标体系 303

4．3．2 典型二阶系统的暂态性能指标 304

4．2．3 具有零点的二阶系统的暂态性能指标 317

4．3．4 抗扰动性能指标 321

§4．4 高阶系统的暂态响应 328

§4．5 控制系统的稳态误差 340

4．5．1 跟踪稳态误差 341

4．5．2 扰动稳态误差 360

§4．6 根轨迹法 367

4．6．1 基本原理 371

4．6．2 绘制方法 373

4．6．3 补根轨迹 398

4．6．4 根轨迹族 407

4．6．5 时滞系统根轨迹 413

§4．7 根轨迹法在系统分析中的应用 423

4．7．1 系统特性分析 423

4．7．2 添加开环零、极点对根轨迹形状的影响 429

小结 433

习题 433

5．1．1 基本概念 451

§5．1 频率特性 451

5．1．2 表示方法 456

5．1．3 由零、极点分布确定系统的频率特性 460

§5．2 典型环节的频率特性 461

5．2．1 惯性和一阶微分环节 461

5．2．2 比例环节 468

5．2．3 积分和微分环节 469

5．2．4 振荡和二阶微分环节 472

5．2．5 时滞环节 478

§5．3 最小相位系统 481

§5．4 开环频率特性的绘制 483

5．4．1 开环幅相频率特性的绘制 484

5．4．2 开环对数频率特性的绘制 493

§5．5 奈奎斯特判据 501

5．5．1 幅角原理 501

5．5．2 奈奎斯特稳定判据 503

§5．6 根据开环频率特性分析闭环系统的特性 528

5．6．1 稳定裕量 528

5．6．2 开环对数频率特性的基本性质 534

5．6．3 闭环特性估算 534

§5．7 闭环频率特性 547

5．7．1 频域性能指标 548

5．7．2 闭环频率特性的绘制 551

5．7．3 闭环频率特性在系统分析中的应用 561

§5．8 传递函数实验测定法 571

小结 578

习题 579

第五章 控制系统的频域分析 4541