信号与控制基础

前言

第1章信号与系统概述

1．1信号与系统的基本概念

1．2信号的描述

1．2．1信号的特性

1．2．2信号的分类

1．2．3信号的基本运算与变换

1．2．4典型信号介绍

1．3系统的分类

1．3．1线性时不变系统的性质

1．3．2系统数学模型的形式

1．3．3系统方程的求解方法

1．4小结

1．5习题

第2章连续系统的时域分析

2．1LTI连续系统的响应

2．2冲激响应和阶跃响应

2．3卷积积分

2．4卷积积分的性质

2．5小结

2．6习题

第3章连续系统的s域分析

3．1拉普拉斯变换

3．2拉普拉斯变换的性质

3．3拉普拉斯逆变换

3．4复频域分析

3．5小结

3．6习题

第4章自动控制的一般概念

4．1自动控制理论发展概述

4．2自动控制和自动控制系统的基本概念

4．2．1自动控制问题的提出

4．3．2开环控制系统

4．2．3闭环控制系统

4．2．4开环控制系统与闭环控制系统的比较

4．2．5复合控制系统

4．3自动控制系统的基本组成

4．4控制系统示例

4．5自动控制系统的分类

4．5．1线性系统和非线性系统

4．5．2定常系统和时变系统

4．5．3连续系统和离散系统

4．5．4单输入单输出系统和多输入输出系统

4．6对控制系统性能的基本要求

4．7本课程的研究内容

4．8小结

4．9习题

第5章控制系统的数学模型

5．1控制系统的时域数学模型

5．1．1线性元部件、线性系统微分方程的建立

5．1．2非线性系统微分方程的线性化

5．2控制系统的复域数学模型

5．2．1传递函数

5．2．2传递函数的特点

5．2．3典型环节的传递函数

5．3控制系统的框图及其等效变换

5．3．1框图

5．3．2系统框图的构成

5．3．3环节间的连接

5．3．4框图的变换和简化

5．4控制系统的信号流图

5．4．1系统的信号流图

5．4．2信号流图的性质

5．4．3信号流图的简化

5．4．4信号流图的增益公式

5．5小结

5．6习题

第6章线性系统的时域分析

6．1典型输入信号

6．2时域性能指标

6．3一阶系统的时域分析

6．3．1单位阶跃响应

6．3．2单位斜坡响应

6．3．3单位脉冲响应

6．4二阶系统的时域分析

6．4．1典型二阶系统的传递函数

6．4．2二阶系统的阶跃响应

6．4．3系统的暂态性能指标

6．5高阶系统的时域分析

6．5．1高阶系统单位阶跃响应

6．5．2闭环主导极点

6．5．3估算高阶系统动态性能指标的零点极点法

6．6系统的稳定性分析

6．7控制系统的误差与稳态误差

6．7．1控制系统的误差与稳态误差

6．7．2稳态误差分析与静态误差系数

6．8小结

6．9习题

第7章频域分析法

7．1频率特性的基本概念

7．1．1频率特性的定义

7．1．2频率特性和传递函数的关系

7．1．3频率特性的图形表示方法

7．2频率特性的极坐标图

7．2．1基本概念

7．2．2典型环节频率特性的极坐标图

7．2．3系统的开环频率特性极坐标图

7．3频率特性的对数坐标图

7．3．1基本概念

7．3．2典型环节频率特性的伯德图

7．3．3系统开环伯德图的绘制

7．3．4最小相位系统和非最小相位系统

7．4频域稳定判据及其相对稳定性

7．4．1奈奎斯特稳定判据

7．4．2奈奎斯特稳定判据的应用

7．4．3对数稳定判据

7．5用开环频率特性分析系统的性能

7．5．1系统开环对数频率特性与闭环稳定性的关系

7．5．2系统开环对数频率特性与闭环稳态误差的关系

7．5．3开环对数频率特性与系统时域性能之间的关系

7．5．4开环频率特性的高频段对系统性能的影响

7．6开环和闭环指标的关系

7．6．1闭环频率特性

7．6．2闭环频域指标与时域指标的关系

7．6．3开环频域指标和闭环频域指标的关系

7．7系统的闭环频率特性

7．8系统时域指标估算

7．9小结

7．10习题

第8章控制系统的综合与校正

8．1校正的基础知识

8．1．1性能指标

8．1．2校正的作用

8．1．3校正方式

8．1．4基本控制规律

8．2频率法串联校正

8．2．1开环频率特性与时域性能指标间的关系

8．2．2串联超前校正

8．2．3串联滞后校正

8．2．4串联滞后一超前校正

8．2．5串联PID校正

8．2．6按期望特性进行串联校正

8．3反馈校正设计

8．3．1反馈校正的原理

8．3．2反馈校正举例

8．4复合控制校正设计

8．4．1复合控制的概念

8．4．2按扰动补偿的复合控制系统

8．4．3按输入补偿的复合控制系统

8．5小结

8．6习题

参考文献

　　本书给出“信号与系统”和“自动控制原理”的基本概念、基本理论和基本方法。从内容上删繁就简，压缩非主流、数学性或工程性很强的内容，尽可能少而精。本书的写作思路是从一般系统到控制系统，即一般理论是控制理论的基础，而控制理论是一般理论的应用。书中第1章至第3章是信号部分，由信号的基本概念人手对一般系统的基本理论和分析方法进行介绍。第4章至第8章是自动控制部分，主要介绍了控制系统的基本概念，控制理论研究的对象和任务，控制系统的数学模型的建立和分析，线性系统的时域分析中的系统稳定性、快速性、准确性问题，系统根轨迹分析法，系统的频域分析法，并对线性系统的校正方法做了整体的介绍。　　本书的主要内容包括连续系统的时域分析，连续系统的s域分析，自动控制的一般概念，控制系统的数学模型，线性系统的时域分析，频域分析法，控制系统的综合与校正。每章均配有习题，以帮助读者深入地进行学习。　　本书既可作为高等学校自动控制原理课程的教材，也可作为工程技术人员自学的参考书。