目錄 第1章緒論 1.1動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 1.2控制系統(tǒng) 第2章動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模——傳遞函數(shù) 2.1卷積與微分方程 2.1.1卷積 2.1.2常見動(dòng)態(tài)系統(tǒng)微分方程舉例 2.2拉普拉斯變換 2.2.1拉普拉斯變換的定義 2.2.2拉普拉斯變換的收斂域 2.2.3拉普拉斯逆變換 2.3傳遞函數(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.3.1傳遞函數(shù) 2.3.2控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 2.4非零初始狀態(tài)下的傳遞函數(shù) 2.5本章要點(diǎn)總結(jié) 第3章動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模——狀態(tài)空間方程 3.1狀態(tài)空間方程 3.1.1狀態(tài)空間方程表達(dá)式 3.1.2狀態(tài)空間方程與傳遞函數(shù)的關(guān)系 3.2相平面數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 3.2.1矩陣的特征值與特征向量 3.2.2特征值與特征向量的應(yīng)用——線性方程組解耦 3.3相平面與相軌跡分析 3.3.1一維相軌跡 3.3.2二維相平面與相軌跡——簡化形式 3.3.3二維相平面與相軌跡——一般形式 3.4相平面案例分析——愛情故事 3.5本章要點(diǎn)總結(jié) 第4章一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析 4.1引子——案發(fā)時(shí)間是幾點(diǎn) 4.2一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng) 4.2.1典型一階系統(tǒng)和典型系統(tǒng)輸入信號(hào) 4.2.2一階系統(tǒng)單位沖激響應(yīng) 4.2.3一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng) 4.3案發(fā)時(shí)間揭秘 4.4本章要點(diǎn)總結(jié) 第5章二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析 5.1二階系統(tǒng)的一般形式——傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間方程 5.2二階系統(tǒng)對(duì)初始狀態(tài)的響應(yīng) 5.3二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 5.4二階系統(tǒng)性能指標(biāo)分析 5.4.1二階系統(tǒng)的重要性能指標(biāo) 5.4.2二階系統(tǒng)的性能分析 5.5本章要點(diǎn)總結(jié) 第6章穩(wěn)定性 6.1系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 6.1.1穩(wěn)定性的直觀理解 6.1.2穩(wěn)定性的定義 6.1.3穩(wěn)定性的研究對(duì)象 6.2穩(wěn)定性與傳遞函數(shù) 6.3穩(wěn)定性與狀態(tài)空間方程 6.4本章要點(diǎn)總結(jié) 第7章基于傳遞函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)(1)——比例積分控制 7.1引子—— 燃燒卡路里 7.2比例控制 7.3比例積分控制器 7.3.1終值定理 7.3.2積分控制 7.3.3直流增益與穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 7.3.4比例積分控制 7.4含有限制條件的控制器設(shè)計(jì) 7.5本章要點(diǎn)總結(jié) 第8章基于傳遞函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)(2)——根軌跡法 8.1根軌跡的研究目標(biāo)與方法 8.2根軌跡繪制的基本規(guī)則 8.3根軌跡的幾何性質(zhì) 8.4基于根軌跡的控制器設(shè)計(jì) 8.4.1比例微分控制 8.4.2超前補(bǔ)償器 8.4.3滯后補(bǔ)償器 8.5比例積分微分控制器 8.6本章要點(diǎn)總結(jié) 第9章頻率響應(yīng)與分析 9.1引子——百萬調(diào)音師 9.2頻率特性推導(dǎo) 9.3一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 9.4二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 9.5伯德圖 9.5.1伯德圖的含義與性質(zhì) 9.5.2典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 9.5.3調(diào)音臺(tái)的設(shè)計(jì) 9.6使用開環(huán)系統(tǒng)伯德圖設(shè)計(jì)控制器 9.6.1靈敏度傳遞函數(shù) 9.6.2開環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的影響 9.6.3案例分析 9.7Nyquist圖與穩(wěn)定性判據(jù) 9.7.1開環(huán)傳遞函數(shù)與閉環(huán)傳遞函數(shù)極點(diǎn)、零點(diǎn)間的關(guān)系 9.7.2復(fù)平面映射與柯西輻角原理 9.7.3Nyquist穩(wěn)定性判據(jù) 9.7.4正虛軸jω的映射 9.8增益裕度和相位裕度 9.8.1Nyquist圖上的裕度分析
9.8.2伯德圖上的裕度分析 9.8.3裕度設(shè)計(jì)與系統(tǒng)表現(xiàn) 9.8.4幅值裕度與根軌跡 9.9本章要點(diǎn)總結(jié) 第10章基于狀態(tài)空間方程的控制器及觀測器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 10.1引子——指尖上的平衡 10.1.1問題的提出與數(shù)學(xué)建模 10.1.2PID控制方案 10.1.3狀態(tài)空間方程建模 10.2系統(tǒng)的能控性 10.2.1系統(tǒng)能控性的直觀理解 10.2.2系統(tǒng)能控性的定義與判據(jù) 10.2.3系統(tǒng)能控性的舉例與分析 10.3線性狀態(tài)反饋控制器 10.3.1極點(diǎn)配置 10.3.2*優(yōu)化控制初探——LQR控制器 10.3.3軌跡追蹤 10.4觀測器設(shè)計(jì) 10.4.1系統(tǒng)的能觀測性 10.4.2線性觀測器設(shè)計(jì) 10.4.3降階觀測器 10.4.4觀測器的濾波器性質(zhì) 10.5觀測器與控制器的結(jié)合 10.5.1分離原理 10.5.2指尖平衡案例 10.6本章要點(diǎn)總結(jié) 附錄A非線性系統(tǒng)的線性化 附錄B傅里葉級(jí)數(shù)與變換 B.1三角函數(shù)的正交性 B.2周期為2π的函數(shù)展開成傅里葉級(jí)數(shù) B.3周期為2L的函數(shù)展開成傅里葉級(jí)數(shù) B.4傅里葉級(jí)數(shù)的復(fù)數(shù)表達(dá)形式 B.5傅里葉變換 附錄C代碼匯總與說明 參考文獻(xiàn)