前言
第一章緒論1
第一節(jié)信號(hào)1
一、信號(hào)的概念1
二、信號(hào)的分類3
第二節(jié)系統(tǒng)5
一、系統(tǒng)的描述5
二、系統(tǒng)的性質(zhì)6
第三節(jié)控制系統(tǒng)10
一、自動(dòng)控制的基本原理10
二、自動(dòng)控制的基本形式11
三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成12
四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本性能要求13
五、自動(dòng)控制系統(tǒng)所要研究的問題14
本章要點(diǎn)15
習(xí)題15
第二章數(shù)學(xué)基礎(chǔ)17
第一節(jié)傅里葉變換17
一、連續(xù)傅里葉變換(CFT)17
二、離散時(shí)間傅里葉變換(DTFT)31
三、離散傅里葉變換(DFT)36
四、快速傅里葉變換(FFT)41
第二節(jié)拉普拉斯變換48
一、從傅里葉變換到拉普拉斯變換48
二、拉普拉斯變換的收斂域49
三、拉普拉斯變換的性質(zhì)51
四、單邊拉普拉斯變換53
第三節(jié)Z變換54
一、從離散時(shí)間傅里葉變換(DTFT)到Z變換54
二、Z變換的收斂域55
三、Z變換的性質(zhì)57
四、單邊Z變換61
第四節(jié)幾個(gè)數(shù)學(xué)變換之間的關(guān)系63
一、拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系64
二、Z變換與傅里葉變換的關(guān)系65
三、Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系67
第五節(jié)應(yīng)用MATLAB的積分變換67
一、傅里葉變換67
二、拉普拉斯變換及其反變換69
本章要點(diǎn)72
習(xí)題72
第三章信號(hào)的時(shí)域描述與分析77
第一節(jié)連續(xù)信號(hào)的時(shí)域描述和計(jì)算77
一、連續(xù)信號(hào)的描述77
二、典型連續(xù)信號(hào)78
三、連續(xù)信號(hào)的時(shí)域運(yùn)算82
四、連續(xù)信號(hào)的時(shí)域分解87
第二節(jié)離散信號(hào)的時(shí)域描述和計(jì)算91
一、連續(xù)信號(hào)的采樣和恢復(fù)91
二、離散信號(hào)的描述94
三、離散信號(hào)的時(shí)域運(yùn)算97
第三節(jié)信號(hào)的相關(guān)分析103
一、連續(xù)信號(hào)的相關(guān)分析103
二、兩序列相關(guān)運(yùn)算107
第四節(jié)應(yīng)用MATLAB進(jìn)行信號(hào)的時(shí)域描述和分析107
本章要點(diǎn)113
習(xí)題113
第四章信號(hào)的頻域描述與分析116
第一節(jié)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的頻域描述與分析116
一、周期信號(hào)的頻譜分析116
二、非周期信號(hào)的頻譜分析123
第二節(jié)離散信號(hào)的頻域分析129
一、周期信號(hào)的頻域分析129
二、非周期信號(hào)的頻域分析134
三、4種信號(hào)頻譜分析小結(jié)136
四、應(yīng)用DFT和FFT的頻譜分析138
第三節(jié)應(yīng)用MATLAB的信號(hào)頻域分析142
本章要點(diǎn)147
習(xí)題148
第五章系統(tǒng)的時(shí)域分析151
第一節(jié)線性系統(tǒng)的時(shí)域描述和分析151
一、線性系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)151
二、線性連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)152
三、線性離散系統(tǒng)的響應(yīng)155
第二節(jié)線性系統(tǒng)狀態(tài)空間描述和分析157
一、線性系統(tǒng)狀態(tài)空間描述158
二、線性系統(tǒng)狀態(tài)空間分析165
三、線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性分析170
第三節(jié)雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)系統(tǒng)188
一、雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)系統(tǒng)的模型188
二、時(shí)域分析191
第四節(jié)應(yīng)用MATLAB的積分變換192
本章要點(diǎn)194
習(xí)題195
第六章系統(tǒng)的頻域描述與分析202
第一節(jié)系統(tǒng)的頻率特性202
一、頻率特性的基本概念202
二、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)203
三、利用系統(tǒng)頻率特性求系統(tǒng)響應(yīng)204
第二節(jié)系統(tǒng)頻率特性的幾何表示法208
一、幅相頻率特性曲線208
二、伯德圖211
第三節(jié)應(yīng)用MATLAB的系統(tǒng)頻域分析217
一、連續(xù)系統(tǒng)的頻率特性217
二、離散系統(tǒng)的頻率特性219
本章要點(diǎn)221
習(xí)題221
第七章系統(tǒng)的復(fù)頻域描述與分析222
第一節(jié)系統(tǒng)傳遞函數(shù)222
一、連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)222
二、離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)224
三、傳遞函數(shù)矩陣225
第二節(jié)復(fù)頻域分析228
一、連續(xù)系統(tǒng)復(fù)頻域分析228
二、離散系統(tǒng)復(fù)頻域分析236
第三節(jié)實(shí)例:雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)241
第四節(jié)應(yīng)用MATLAB的系統(tǒng)復(fù)頻域分析242
一、連續(xù)系統(tǒng)242
二、離散系統(tǒng)246
本章要點(diǎn)249
習(xí)題249
第八章濾波器251
第一節(jié)濾波器概述251
一、濾波及濾波器的基本原理251
二、濾波器的分類252
三、濾波器的技術(shù)要求253
第二節(jié)模擬濾波器255
一、概述255
二、巴特沃思(Butterworth)低通濾波器256
三、切比雪夫(Chebyshev)低通濾波器259
四、頻率變換264
五、無源濾波器267
第三節(jié)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)268
一、概述268
二、無限沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法269
三、有限沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器275
第四節(jié)應(yīng)用MATLAB的濾波器設(shè)計(jì)280
一、模擬濾波器設(shè)計(jì)280
二、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)284
本章要點(diǎn)291
習(xí)題291
第九章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析293
第一節(jié)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性293
一、穩(wěn)定性的基本概念293
二、外部穩(wěn)定性及其充要條件293
三、內(nèi)部穩(wěn)定性(李雅普諾夫穩(wěn)定性)294
第二節(jié)外部穩(wěn)定性分析296
一、代數(shù)判據(jù)296
二、頻域判據(jù)300
三、相對(duì)穩(wěn)定性分析306
四、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性307
第三節(jié)李雅普諾夫穩(wěn)定性分析311
一、李雅普諾夫第一法311
二、李雅普諾夫第二法312
三、線性定常系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的判別315
第四節(jié)實(shí)例:雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析318
一、代數(shù)判據(jù)分析318
二、奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)分析319
三、李雅普諾夫方法分析320
第五節(jié)應(yīng)用MATLAB的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析321
本章要點(diǎn)323
習(xí)題324
第十章控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析328
第一節(jié)控制系統(tǒng)誤差328
一、線性定常連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差328
二、線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差332
第二節(jié)連續(xù)系統(tǒng)的誤差分析332
一、連續(xù)系統(tǒng)的型別332
二、連續(xù)系統(tǒng)靜態(tài)誤差系數(shù)法333
第三節(jié)離散系統(tǒng)的誤差分析337
一、離散系統(tǒng)的型別337
二、離散系統(tǒng)靜態(tài)誤差系數(shù)法338
第四節(jié)實(shí)例:雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析340
一、按誤差定義分析341
二、靜態(tài)誤差系數(shù)法分析341
三、擾動(dòng)作用下的雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析342
第五節(jié)應(yīng)用MATLAB的控制系統(tǒng)誤差分析343
本章要點(diǎn)346
習(xí)題346
第十一章控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析349
第一節(jié)根軌跡法分析349
一、根軌跡基本原理350
二、根軌跡繪制規(guī)則352
三、利用根軌跡分析系統(tǒng)性能362
第二節(jié)頻率法分析369
一、閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)369
二、閉環(huán)系統(tǒng)頻域與時(shí)域指標(biāo)轉(zhuǎn)換370
三、利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)性能374
第三節(jié)實(shí)例:雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析380
一、根軌跡法分析381
二、頻率法分析382
第四節(jié)應(yīng)用MATLAB的控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析383
本章要點(diǎn)386
習(xí)題387
第十二章控制系統(tǒng)的綜合391
第一節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正問題391
一、校正的概念391
二、校正的基本方式391
第二節(jié)串聯(lián)校正392
一、頻率法串聯(lián)校正392
二、根軌跡法串聯(lián)校正400
第三節(jié)PID控制408
一、PID控制概述408
二、PID控制器參數(shù)設(shè)計(jì)411
第四節(jié)控制系統(tǒng)的數(shù)字校正415
一、數(shù)字化模擬控制器415
二、最少拍控制系統(tǒng)419
第五節(jié)實(shí)例:雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)控制系統(tǒng)校正428
一、頻率法串聯(lián)校正429
二、根軌跡法串聯(lián)校正430
第六節(jié)應(yīng)用MATLAB的控制系統(tǒng)綜合433
本章要點(diǎn)439
習(xí)題439
第十三章狀態(tài)空間法綜合441
第一節(jié)狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)441
一、狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成441
二、狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)任意配置的條件442
三、單輸入系統(tǒng)極點(diǎn)配置算法443
四、輸出反饋控制系統(tǒng)的局限性445
第二節(jié)狀態(tài)觀測(cè)器447
一、狀態(tài)觀測(cè)器447
二、引入觀測(cè)器的狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)455
第三節(jié)實(shí)例:雙轉(zhuǎn)子直升機(jī)控制系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制457
一、狀態(tài)反饋控制457
二、具有狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)反饋控制458
第四節(jié)應(yīng)用MATLAB的狀態(tài)空間法綜合459
本章要點(diǎn)465
習(xí)題465
參考文獻(xiàn)469