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控制工程基礎(chǔ)(第2版) 版權(quán)信息
- ISBN：9787121442414
- 條形碼：9787121442414 ; 978-7-121-44241-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>>
控制工程基礎(chǔ)(第2版) 本書(shū)特色
淡化經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的界限；側(cè)重基本概念、理論和方法的理解與應(yīng)用；結(jié)合工程實(shí)際，傳授知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 本書(shū)側(cè)重基本概念、思想方法的理解和應(yīng)用，適應(yīng)傳授理論知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力并重的需要。
控制工程基礎(chǔ)(第2版) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書(shū)主要介紹機(jī)械工程、電氣工程等工程系統(tǒng)分析與控制的基礎(chǔ)理論，主要內(nèi)容包括工程系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析、根軌跡分析、頻域分析，以及工程系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)等。本書(shū)的特點(diǎn)是以"工程控制系統(tǒng)―建模―分析―設(shè)計(jì)”為主線，重點(diǎn)突出工程系統(tǒng)控制性能的分析及設(shè)計(jì)，不強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推演，在繼續(xù)保持第1 版內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性的基礎(chǔ)上，側(cè)重基本概念、思想方法的理解和應(yīng)用，適應(yīng)傳授理論知識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力并重的需要。
控制工程基礎(chǔ)(第2版) 目錄
目 錄
第1 章 緒論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．1 控制與反饋控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．2 開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．2．1 開(kāi)環(huán)控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．2．2 閉環(huán)控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．3 控制系統(tǒng)的分類 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．5
1．4 控制理論的發(fā)展歷程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．7
1．5 控制系統(tǒng)性能的基本要求和設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．9
1．5．1 控制系統(tǒng)性能的基本要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．9
1．5．2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．10
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．11
第2 章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12
2．1 數(shù)學(xué)模型概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12
2．2 控制系統(tǒng)的微分方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．13
2．2．1 控制系統(tǒng)微分方程的建立 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．13
2．2．2 非線性微分方程的線性化 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．17
2．3 控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．20
2．3．1 基本概念 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．20
2．3．2 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．23
2．4 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．26
2．4．1 傳遞函數(shù)的定義和特性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．26
2．4．2 傳遞函數(shù)的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28
2．4．3 傳遞函數(shù)的基本形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．29
2．4．4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．30
2．5 控制系統(tǒng)的框圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35
2．5．1 框圖的組成及建立步驟 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35
2．5．2 框圖的等效變換 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．36
2．5．3 梅遜公式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
2．6 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．47
2．6．1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．47
2．6．2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．48
2．7 應(yīng)用MATLAB 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．51
2．7．1 傳遞函數(shù)的MATLAB 模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．51
2．7．2 狀態(tài)空間表達(dá)式的MATLAB 模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．55
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．58
第3 章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66
3．1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66
3．2 控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．67
3．3 控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的求解 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．70
3．3．1 基于微分方程求解時(shí)域響應(yīng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．70
3．3．2 基于狀態(tài)方程求解時(shí)域響應(yīng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．72
3．3．3 基于傳遞函數(shù)求解時(shí)域響應(yīng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．76
3．4 控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．77
3．4．1 系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的時(shí)間歷程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．77
3．4．2 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．78
3．4．3 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．79
3．5 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．79
3．5．1 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．80
3．5．2 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．82
3．5．3 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．90
3．6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．93
3．6．1 穩(wěn)態(tài)誤差的概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．93
3．6．2 系統(tǒng)的型次 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．94
3．6．3 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．95
3．6．4 提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．100
3．7 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．102
3．7．1 穩(wěn)定性的概念 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．102
3．7．2 系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．103
3．7．3 系統(tǒng)穩(wěn)定性的勞斯判據(jù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．107
3．7．4 勞斯判據(jù)的應(yīng)用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．110
3．8 控制系統(tǒng)的可控性和可觀測(cè)性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．112
3．8．1 可控性及其判斷 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．112
3．8．2 可觀測(cè)性及其判斷 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．116
3．8．3 系統(tǒng)傳遞函數(shù)與可控性和可觀測(cè)性的關(guān)系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．118
3．9 基于MATLAB 的系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)計(jì)算和時(shí)域性能分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．119
3．9．1 系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．119
3．9．2 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．122
3．9．3 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．123
3．9．4 可控性和可觀測(cè)性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．127
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．129
第4 章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．134
4．1 根軌跡的概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．134
4．2 根軌跡的基本條件與繪制規(guī)則 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．136
4．2．1 根軌跡的基本條件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．137
4．2．2 根軌跡的繪制規(guī)則 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．138
4．3 控制系統(tǒng)根軌跡的繪制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
4．3．1 *小相位系統(tǒng)的根軌跡繪制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
4．3．2 零度根軌跡的繪制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．149
4．3．3 系統(tǒng)的參量根軌跡繪制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．153
4．4 控制系統(tǒng)的根軌跡分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．155
4．4．1 增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)和開(kāi)環(huán)極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．155
4．4．2 系統(tǒng)性能的根軌跡分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．158
4．5 基于MATLAB 的系統(tǒng)根軌跡分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．162
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．164
第5 章 控制系統(tǒng)的頻域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
5．1 控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與頻率特性函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
5．1．1 系統(tǒng)的頻率響應(yīng) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
5．1．2 系統(tǒng)的頻率特性函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．168
5．2 控制系統(tǒng)的頻率特性圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．170
5．2．1 系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．170
5．2．2 系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．179
5．3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．192
5．3．1 系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定條件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．192
5．3．2 基于對(duì)數(shù)頻率特性圖的系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．199
5．4 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．201
5．5 控制系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．205
5．5．1 系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．205
5．5．2 系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性與開(kāi)環(huán)頻率特性的關(guān)系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．208
5．6 基于MATLAB 的系統(tǒng)頻域性能分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．210
5．6．1 系統(tǒng)的頻域特性函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．210
5．6．2 利用MATLAB 繪制頻率特性圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．212
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．216
第6 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
6．1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
6．1．1 系統(tǒng)的校正 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
6．1．2 串聯(lián)校正裝置的一般結(jié)構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．223
6．2 串聯(lián)校正裝置的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．226
6．2．1 串聯(lián)超前校正裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．226
6．2．2 串聯(lián)滯后校正裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．233
6．2．3 串聯(lián)滯后-超前校正裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．237
6．3 PID 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．243
6．3．1 PID 控制器的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．243
6．3．2 設(shè)計(jì)PID 控制器的Z-N 法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．250
6．4 狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．255
6．4．1 狀態(tài)反饋 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．256
6．4．2 極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．256
6．5 應(yīng)用MATLAB 進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．259
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．265
第7 章 離散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．270
7．1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．270
7．1．1 采樣控制系統(tǒng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．271
7．1．2 數(shù)字控制系統(tǒng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．271
7．2 離散信號(hào)與Z 變換 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．272
7．2．1 信號(hào)采樣與離散信號(hào) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．272
7．2．2 離散信號(hào)的Z 變換 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．278
7．3 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．284
7．3．1 差分方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．284
7．3．2 離散控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．287
7．3．3 脈沖傳遞函數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．289
7．4 離散控制系統(tǒng)的性能分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．295
7．4．1 離散控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．295
7．4．2 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．299
7．4．3 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．304
7．4．4 離散控制系統(tǒng)的根軌跡分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．308
7．4．5 離散控制系統(tǒng)的頻域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．309
7．5 離散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．312
7．5．1 離散PID 控制器的模擬化設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．312
7．5．2 離散控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．316
7．6 應(yīng)用MATLAB 分析與設(shè)計(jì)離散控制系統(tǒng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．316
7．6．1 連續(xù)控制系統(tǒng)的離散化 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．317
7．6．2 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．318
7．6．3 離散控制系統(tǒng)的分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．319
7．6．4 基于MATLAB 離散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．324
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．325
參考文獻(xiàn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．330
附錄A 拉氏變換 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．331
附錄B 常用函數(shù)的拉氏變換與Z 變換表 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．336
附錄C 部分習(xí)題參考答案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．337
第1 章 緒論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．1 控制與反饋控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．2 開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．2．1 開(kāi)環(huán)控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．2．2 閉環(huán)控制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．4
1．3 控制系統(tǒng)的分類 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．5
1．4 控制理論的發(fā)展歷程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．7
1．5 控制系統(tǒng)性能的基本要求和設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．9
1．5．1 控制系統(tǒng)性能的基本要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．9
1．5．2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．10
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．11
第2 章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12
2．1 數(shù)學(xué)模型概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12
2．2 控制系統(tǒng)的微分方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．13
2．2．1 控制系統(tǒng)微分方程的建立 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．13
2．2．2 非線性微分方程的線性化 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．17
2．3 控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．20
2．3．1 基本概念 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．20
2．3．2 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．23
2．4 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．26
2．4．1 傳遞函數(shù)的定義和特性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．26
2．4．2 傳遞函數(shù)的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28
2．4．3 傳遞函數(shù)的基本形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．29
2．4．4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．30
2．5 控制系統(tǒng)的框圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35
2．5．1 框圖的組成及建立步驟 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35
2．5．2 框圖的等效變換 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．36
2．5．3 梅遜公式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
2．6 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．47
2．6．1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．47
2．6．2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．48
2．7 應(yīng)用MATLAB 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．51
2．7．1 傳遞函數(shù)的MATLAB 模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．51
2．7．2 狀態(tài)空間表達(dá)式的MATLAB 模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．55
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．58
第3 章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66
3．1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66
3．2 控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．67
3．3 控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的求解 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．70
3．3．1 基于微分方程求解時(shí)域響應(yīng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．70
3．3．2 基于狀態(tài)方程求解時(shí)域響應(yīng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．72
3．3．3 基于傳遞函數(shù)求解時(shí)域響應(yīng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．76
3．4 控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．77
3．4．1 系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的時(shí)間歷程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．77
3．4．2 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．78
3．4．3 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．79
3．5 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．79
3．5．1 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．80
3．5．2 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．82
3．5．3 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能指標(biāo)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．90
3．6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．93
3．6．1 穩(wěn)態(tài)誤差的概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．93
3．6．2 系統(tǒng)的型次 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．94
3．6．3 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．95
3．6．4 提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．100
3．7 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．102
3．7．1 穩(wěn)定性的概念 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．102
3．7．2 系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．103
3．7．3 系統(tǒng)穩(wěn)定性的勞斯判據(jù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．107
3．7．4 勞斯判據(jù)的應(yīng)用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．110
3．8 控制系統(tǒng)的可控性和可觀測(cè)性 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．112
3．8．1 可控性及其判斷 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．112
3．8．2 可觀測(cè)性及其判斷 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．116
3．8．3 系統(tǒng)傳遞函數(shù)與可控性和可觀測(cè)性的關(guān)系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．118
3．9 基于MATLAB 的系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)計(jì)算和時(shí)域性能分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．119
3．9．1 系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．119
3．9．2 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．122
3．9．3 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．123
3．9．4 可控性和可觀測(cè)性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．127
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．129
第4 章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．134
4．1 根軌跡的概念 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．134
4．2 根軌跡的基本條件與繪制規(guī)則 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．136
4．2．1 根軌跡的基本條件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．137
4．2．2 根軌跡的繪制規(guī)則 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．138
4．3 控制系統(tǒng)根軌跡的繪制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
4．3．1 *小相位系統(tǒng)的根軌跡繪制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
4．3．2 零度根軌跡的繪制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．149
4．3．3 系統(tǒng)的參量根軌跡繪制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．153
4．4 控制系統(tǒng)的根軌跡分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．155
4．4．1 增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)和開(kāi)環(huán)極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．155
4．4．2 系統(tǒng)性能的根軌跡分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．158
4．5 基于MATLAB 的系統(tǒng)根軌跡分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．162
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．164
第5 章 控制系統(tǒng)的頻域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
5．1 控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與頻率特性函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
5．1．1 系統(tǒng)的頻率響應(yīng) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．166
5．1．2 系統(tǒng)的頻率特性函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．168
5．2 控制系統(tǒng)的頻率特性圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．170
5．2．1 系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．170
5．2．2 系統(tǒng)的對(duì)數(shù)頻率特性圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．179
5．3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．192
5．3．1 系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定條件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．192
5．3．2 基于對(duì)數(shù)頻率特性圖的系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．199
5．4 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．201
5．5 控制系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．205
5．5．1 系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．205
5．5．2 系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性與開(kāi)環(huán)頻率特性的關(guān)系 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．208
5．6 基于MATLAB 的系統(tǒng)頻域性能分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．210
5．6．1 系統(tǒng)的頻域特性函數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．210
5．6．2 利用MATLAB 繪制頻率特性圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．212
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．216
第6 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
6．1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
6．1．1 系統(tǒng)的校正 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
6．1．2 串聯(lián)校正裝置的一般結(jié)構(gòu) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．223
6．2 串聯(lián)校正裝置的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．226
6．2．1 串聯(lián)超前校正裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．226
6．2．2 串聯(lián)滯后校正裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．233
6．2．3 串聯(lián)滯后-超前校正裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．237
6．3 PID 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．243
6．3．1 PID 控制器的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．243
6．3．2 設(shè)計(jì)PID 控制器的Z-N 法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．250
6．4 狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．255
6．4．1 狀態(tài)反饋 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．256
6．4．2 極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．256
6．5 應(yīng)用MATLAB 進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．259
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．265
第7 章 離散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．270
7．1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．270
7．1．1 采樣控制系統(tǒng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．271
7．1．2 數(shù)字控制系統(tǒng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．271
7．2 離散信號(hào)與Z 變換 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．272
7．2．1 信號(hào)采樣與離散信號(hào) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．272
7．2．2 離散信號(hào)的Z 變換 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．278
7．3 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．284
7．3．1 差分方程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．284
7．3．2 離散控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．287
7．3．3 脈沖傳遞函數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．289
7．4 離散控制系統(tǒng)的性能分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．295
7．4．1 離散控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．295
7．4．2 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．299
7．4．3 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．304
7．4．4 離散控制系統(tǒng)的根軌跡分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．308
7．4．5 離散控制系統(tǒng)的頻域分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．309
7．5 離散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．312
7．5．1 離散PID 控制器的模擬化設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．312
7．5．2 離散控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．316
7．6 應(yīng)用MATLAB 分析與設(shè)計(jì)離散控制系統(tǒng) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．316
7．6．1 連續(xù)控制系統(tǒng)的離散化 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．317
7．6．2 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．318
7．6．3 離散控制系統(tǒng)的分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．319
7．6．4 基于MATLAB 離散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．324
習(xí)題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．325
參考文獻(xiàn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．330
附錄A 拉氏變換 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．331
附錄B 常用函數(shù)的拉氏變換與Z 變換表 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．336
附錄C 部分習(xí)題參考答案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．337
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控制工程基礎(chǔ)(第2版) 作者簡(jiǎn)介
譚躍剛，工學(xué)博士，現(xiàn)為武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)闄C(jī)器人及其控制、控制理論與應(yīng)用、機(jī)械裝備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用。
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