责任编辑何新权 封面设计王凌波 责任绘图朱静 责任印制韩刚
责任编辑何新权 封丽设计王凌泼 责任绘图朱静 责任印制韩刚 ,
目录 目录 第一章控制系统导论.(1）) 1.1引言. (1） 1.2自动挖制简史.(3 1.3反馈应用两则. (5) 1.4控制工程实践. (6) 1.5现代控制系统举例.(7) 1.6自动装配与机器人 (13) 17控制系统前瞻.（们3） 1.8工程设计概述.（们4） 1.9控制系统设计概述 (16 1.10设计实例：转盘速度控制 (17) 1.11设计实例：虢岛素注射控制系统.(18) 1.12循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统 (20) 第二章系统的数学模型 (27) 2】引言. (27) 2.2物理系统的徽分方程 (28 2.3物理系统的线性近似 (32) 2.4 Leplace变换. (35) 2.5线性系统的传递函数 (40) 2.6框图模型.(51） 2.7信号流图模型 (55 2.8控制系统的计算机辅助分析 2.9设计实例. (61) 2.10利用MATLAB进行系统仿真. .(67） 2.11循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统.(79》 2.12小结. 第三章状态空间模型. (100 3,1引言. ,(100) 3.2动态系统的状态变量 *44444444* (101) 3,3状态微分方程. 3.4状态流图模型.(106) 3.5状态流图模型的其他形式.(1) 3.6由状态方程求解传递函数.(115)
目最 目录 lll- 章控制罩统鼻论 . . . (I) 1.1 引言。 .，. . . .'.，. (1) 1. 2 自动控制向虫.、.，. . . . (3) 1.3 反馈应用两则 . . . . . (5) 1. 4 控制工程实践.". ,. . (6) 1. 5 现代控制系统举例.自.，. . ，. .， .， . . . .。". (7) 1. 6 自动蛙 机器人 . . . .川.川". (13 ) 1. 7 控制革统前瞻 . . . . . . (13) 1. 8 工程设计慨述 .· . . (14) 1. 9 控制罩统设计概述 . .·川. .·. . (16) 1.10 世计其例转盘盟度控制 ., .' . . . .-., .,.".".(17) 1. 11 实例麟岛章注射控制革统 . . . . ( 18) 1.12 倔序渐进设计示例:磁盘驱动读取系统 ·. . . .川. (20) 第二章 罩统的搬学榄型 .守 . (27) 2. 1 引富 . " ,. . . . . . . .,.,. (27) 2,2 物理直统的辙分方程 ." . . . ω" .ω'" . (28) 2,3 物理系统的线性近似"，."." -川. . . . . . (32) 2. 4 uplace . . . ωu ." ." . . (35 ) 2.5 线性，l\统的传递函数. . . . (40 ) 2.6 枢圈模型 .". ". '. . . . -,. . . . (51) 2.7 信号施 困模型. . .". . . . . . . . . (55) 2.8 控制里统的计算机辅助分析 . . . . (60) 2 ,9 设计在倒.".". . . . . . (61) 2.LO 利用 MATLAB 进行革统仿真 . " . (67) 2.11 循序渐进设计示例.磁盘驱动读取系统 . . . (79) 2 , 12 、结，. "." ". '" .".,'. -,. . . . (81) 第三. 状态空闭模型 . . . . . .,. . ." -. ‘ . (100) 3. 1 . . ". . (100) 3.2 动在系统的扰态变量. . ‘ . (101) 3.3 枝在微分方程. . . . . . . . . . . . . . . . . .,. ( 103) 3 .4 状态流图模型. · . . . (106) 3,5 状在流图模型的其他形式. . . . . (11!l 3.6 由状态方程草解传递函'由. . ". . . ". .•. . . (115 ) 叫可即 唱川
2 目录 3.7状态转移矩阵和系统的时间响应.(116) 3.8离散时间响应的求解. (120) 3.9空间飞行器的状态变量方程. 3.10设计实例：打印机皮带驱动器+.4.**.*4.·(127 3.11利用MATLAB分析状态空间模型 (132) 3.12循序浙进设计示例：磁盘驱动读取系统.(135) 3.13小结 (138) 第四章 反馈控制系统的特性 (151) 4.1开环和闭环控制系统. 4.2控制系统对参数变化的灵级度.*.(153) 4.3控制系统瞬态响应的控制 (156) 4,4反馈控制系统的干扰信号. (159 4.5稳态误差. (163) 4.6反馈的代价. (165) 4.7设计实例：英吉利海峡海底，道钻机 4.8计实例：火星漫游车 (168) 4.9应用MATLAB分析控制系统的特点. (170 4.10循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统. (176) 4.11小结.(179） 第五章反馈控制系统的性能 (196 5,1引言. (196) 5,2测试输入信号 (197 5.32阶系统的性能. (199) 5.4第三个极点和零点对2阶系统响应的影响· (204) 5.5阻尼比的估计. (208) 5,65平面上的根轨篷和疑态响应.“.*+. (209 5,7反馈控制系统的稳态误差. (210 5.8非单位反馈系统的稳态误差. (213 5.9性能指标. (216 5.10线性系统的简化 (222) 5,11设计实例：哈勃太空望远镜指向控制. (225) 5.12应用MATLAB分析系统性能 (227 5.13循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统 (232) 5.14小结. (234) 第六章线性反馈系统的稳定性 (246 6,1稳定性的概念. ,(246
2 目最 3.7 ~宜在转事矩阵和系统的时间响应 . (1!6) 3.8 离散时间响应的求解 . . (120) 3.9 主伺飞行锚的状牵变量方程. .".". . . . ."，. (口的 3. 10 世汁实例，何印机皮带驱动器"，.'，. . . (127) 3. 11 利用 MATLAB 分析状蛊空间模型. . . ". (132) 3. 12 循序渐进设计示例，磁盘驱动读取军统.". ,. . . ,. ( 135) 3. 13 、结.‘.". . .川. .(138 ) 第四章 反馈控制罪统的特性 ." . . . .-. . . .(1St) 4.1 环和闭环控制系统. . .".". . . . (151) 4.2 控制革统时垂数变化的灵敏匮. · .叶. (153) 4.3 控制革统鹏在响应的控制. . . .·.". . . . . . . . . (156) 4.4 反馈控制罩统的干扰倍号. . . . .,.". . . (159 ) 4. 5 撞在误董.， '" '. . .". . ." . . (163) 4.6 反馈的代价 . .(165 ) 4.7 世计 例.英 利悔峡梅底隧道钻机 . . . . • . . ,. ( 166 ) 4.8 例·业星撞游草 • . . (168 ) 4.9 应用 ATLAB 舟析控制革统的特点 (170) 4 . 10 循序渐进设计示例磁盘驱动读取系统 . (176) 4. 11 小结 . . (179) 嘀丑' 反馈接制事统的性能 . . . . ( 196 ) 5. 1 引吉 . . . . (196) 5.2 测试输入情号.， ." ,. '" ,. . . . (197) 5.3 阶系统的性能 .,.,. .". . . . (199) 5.4 第三个极点和军点对 阶系统响应的晕响 ". φ. . (204) 5. 5 阻尼比的估计. " , . . . . . . . . . . .·. (208) 5.6 平面上的根轨迹租瞬~响应 . .",. .,.". . (209) 5. 7 反馈控制革统的稳态误盖 . '. . (210) 5.8 非单位反馈罩统的撞在误盖. .".",. . (213 ) 5.9 性能指标。 .，.，. . . (216) 5. 10 线性革统的简化 . . . . . ., . . (222) 5. 11 il!计要例。晗勃太空望远镜指向控制 . (225) 5.12 MATLAB 卦析革统性能 . . ,.,. .,.". (227) 5.13 循序南进设计ffi 例:磁盘驱动读取革统. . . . (232) 5.14 小结 . . · . (234) 第六' 雄性反馈赢统的稳定性 .".,.,. (246) 6.1 植定性的慨:t. . . .川. (246) 』制. ."" • .-
3 6.2Rou1h-Hurwitz稳定性判据. (250) 6.3反馈控制系统的相对稳定性 (257 64状右亦量系统的稳定性，： .(258） 6.5设计实例，漫游车转向校制.(261} 6.6应用MATLAB研究系统稳定性 (262) 6.7循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统.(270) 6.8小结. (272 第七章 根轨迹法. (281) 7.1引言. (281) 7,2恨轨迹的将念.(282) 7.3绘制根轨迹的一般方法 (285) 74 一个应用根轨迹法分析和设计控制系统的实例.(297) 75应用根轨迹法进行参数设计. (301) 7.6灵敏度与根轨迹. (304) 7.7PD控制器.(310) 7.8设计实例：激光操作器控制系统 (312 7.9机器人控制系统的设计. (314 7,10应用MATLAB研究根轨迹.(316》 7.11循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统.(321) 7,12小结. 4* (324) 第八章频率响应方法. ,(345) 8.1引言. (345 8.2频率响应图. (348) 8.3绘制Bode图举例 (364 8.4频率响应测量. (367 8.5城性能指标. ,(369) 8.6对数幅相图. (372) 8.7设计实例：雕刻机控制系统.。 373) 8.8用MATLAB绘制频率响应图 (375) 8.9循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统 (381 8.10 小结. (383) 第九章频域稳定性 (401) 9.1引言. (401) 9.2s平面上的围线映射 (402 9.3 Nyquis稳定性判据 (407) 9.4相对稳定性与Ny9uist判据. .(415）
目最 3 6.2 - Hurwit 稳定性判据 . .,. . ". . . (250) 6.3 反馈控制系统的相对稳定性 . . . . (257) 6.4 ~态墅量系统的稳定性. . . (258) 6. 5 世叶某例 理游车转向控制. . . . (261 ) 6.6 应用 MATLAß研究革统稳定性 ι. .川. . . . . (262) 6.7 循序渐进设计示例磁盘驱动读取革统. .,.·. .守. (2 70 6.8 、结. . . . . . ." . .川. (272) 第七章根轨迹法 ". .川. ι. " . .,. ,." . . . . " ." . (28 1) 7 . . . ., . (281) 7.2 眼轨迹的概 .川.山.，. .,. (282) 7.3 制惺轨迹的 般方暗. .". . . ." . . . (285) 7.4 个应用 根轨迹法卦析和设计控制系统的实例 .山 . (297) 7.5 应用植轨迹法 行盎数设计 . .".". ‘. (301 ) 7.6 奥敏虚与根轨迹 ，.， .， .". . . (汩的 7.7 控制器 . . . . . . . . . (310) 7.8 设计其例撒先操作嬉控制革统 · . ."".(312) 7.9 帆稽 制系统的设计 ."。.川. . . . (314 ) 7. 10 MATLAB 研究帽轨迹 . . . . . . . (316) 7. 11 幡序渐进设 ìt 示倒磁盘驱动读取罩统. .,. (32 1) 7. 12 小结 -.".,.". . (324) 第八章频率响应方法. ,.,. .· ‘. . (345) 8. 1 . 叼.".川. . . . • . . .(345) 8.2 频率响应图. . . . . . (348) 8.3 绘制Bod 团举例. . . . . . . .,. . (364) 8.4 频阜响应测量· . . . . . (367) 8.5 频城性能指标.". .". . . (369) 8.6 对数幅相圈 . . . .'. . (372) 8.7 设计事例，雕刻机控制系统 ., '.". . (37)) 8.8 MATLAB 绘制频事响应图 . ., ，.".".川 .叮. ." .(375) 8.9 循序渐进设计示例 磁盘驱动读取矗统 . .-. (381) 8. 10 小结 . . . . . . . . . ,. . . . . . . . .川. . 第九蠢 频峨穗定性 .@川.@川.川@川， . . .@川. .@川.@川" . .川φ.υ. .川. . . . . . • . . (401 ) 9. 1 吉. . . . . . . .叮 叮. (40[) 9.2 平面上的困线映射 . . . (402 ) 9. 3 Nyq 时梅定性判掘 . . . . . (407 ) 9.4 相对稳定性与 Nyquist 判掘. . . . (4 15 ) 二→ -_. .-川
目录 9.5利用频城方法确定系统的时域性能指标 (420 9.6系统带宽 (426) 9.7包含延迟环节的控制系统的稳定性 (427) 9.8设计实例：遥控侦车 430) 9.9频域中的PD控制器 (433) 9.10利用MATLAB分析频域稳定性 (434) 9.11循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统 .（441} 9.12小结. (442) 第十章反馈控制系统设计 (468) 10.1引言 (468 10,2系统设计方法 4年4044g。400 10.3 串联校正网络 (471) 10.4用B0de图方法设计超前较正网络. .(475） 10.5用根轨迹方法设计超前校正网络. (480 10.6利用积分型校正网络设计反馈控制系统 (486) 10.7用根轨迹方法设计滞后校正网络 *.(488 10,8用Bode图方法设计滞后校正网络. (492) 10.9在Bode图上用解析方法和计算机进行系统设计. (46) 10,10带有前置滤波器的反馈控制系统. (497 10.11设计具有最小节拍响应的系统 (500 10.12设计实例：转子绕线机控制系统+· (502 10.13设计实例：X一Y绘图仪. (505 10.14利用MATLAB进行暴统设计 (508 10.15循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统 (515) 10.16小结 (516) 第十一章状态变量反馈系统设计 (535j 11.1引言 (535 11.2能控性 (536 11.3能瘦性 (537) 11.4优控制系统*.44. (539) 11.5用状态反馈配置极点 (547 11.6 Ackermann公式 (552 11.7状态变量反愤的局限性 (553) 11.8内模设计 (553) 11.9设计实例：自动检测系统. (556 11.10用MATLAB设计状态变量反馈 558
4 目录 9.5 利用频城方法确定罩统的时域性能指标 .川. 川.门.山.们 . . 川川.川.川.门 . . 川.川. .山.们. 川.山. . .川.川. .川.(忡 . 42 0) 9.6 罩统带宽 . .，川. .-. .川@川. 9 .7 包吉延迟环节的控制罩统的稳定性 .川. .川阳.阳.@川.阳. . .川" .川. • .川川. (427) 9.8 it 实例·遇控侦察车 ." . . . ". . ". . . (430) 9.9 频壤中的 PID 控制糖 . . . . . . (433) 9. 10 利用 MATLAB 分析频峨稳定性 . . . . . . . . . . • . (434) 9.11 循序渐进世计示倒磁盘驱动读取罩统 .". . ,.".,. . (441) 9.12 小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .川. (442υ) 第+章 反馈控制罩统设计 . .叮. . .川. . 川.川.川川. . .川川. 川. lω0.1 引盲.川. . . 川. . . . . . . . .川. .，川. '" . . . . . . . . (468) 10.2 系统设计方法 , . .叫( 470) 10.3 串联校 网络. . ., . ." " . ，.川.川". .". (471) 10.4 用胁de 图方法设计超前校iE网蝠. . . (475) 10 .5 用根轨迹方法设计超前校正网蝠. . 酌. . (480) 10.6 利用积分型校正网络世计反馈控制矗统". . (486) 10.7 用根轨迹方法设计滞后校正网络. (488) 10 .8 用胁de 困方法世汁滞后校 网络 .· . (492) 10.9 在胁de 图上用解析方法和计算机进行革统设计. . " . . (496) 10.10 带有前置滤波器的反馈控制系统 . . . (497) 10 . 11 设计具有量小节拍响应的罩统 . ." . . (500) 10.12 设计实例:转于绕线机控制罩统 . . , ., . . . . . . . . . . .".山. (502) 10.13 设计实例，X-y 绘图仪. . . . (505) 10 . 14 利用 MATLAB 进行罩统设计. ". . (508) 10.15 循序渐进设计示例:磁盘驱动撞取~统 . ,. . . (515) 10.16 小结." .". .". . .· . (516) 第+-章状态变量反馈系统设计" . . . (535) 11. 1 . . . .川." . . (535) 11. 2 能撞性 . . . . •• . . . . (536) 11. 3 能观性 . . . . (537) 11. 4 最优控制革统. . . ". ".". (539) 11.5 用状在反馈配置幢点. . . . . . . . (547) 11 . 6 Ackennann 公式 . .· .,. (552) 11. 7 状态变量旦馈的局限性 . . . . ." .川". . . . . . . . (553) 11.8 肉模设计 . . . . . (553) 11. 9 设计实例:自动检测矗统. . . . (556) 11. 10 MATLAB 设计状态变量反馈 .·. . . . .叫 ‘ 幽幽