控制系統分析與設計（簡體書）

本書全面系統地介紹了控制系統的構成、分析、設計及調試方法。內容主要包括控制系統的組成和性能指標、控制系統的建模方法、穩定性與結構分析、綜合與校正、伺服控制系統的靜態和動態設計、伺服控制系統的非線性控制、典型控制系統實例分析和設計等。
本書一方面強調理論聯系實際，在系統介紹控制系統設計理論方法的同時，注意結合典型工程實例來闡述控制系統分析與設計方法，例如控制系統的飛升曲線建模方法、控制系統工程綜合方法、伺服控制系統的干摩擦及其改善措施、傳動間隙對伺服系統的影響及其補償、機械諧振對伺服系統的影響及其補償等實際控制系統的典型問題及解決方法； 另一方面注意反映學科最新研究成果，在系統介紹經典方法的同時，還介紹控制系統的非線性補償、重復控制、滑模變結構控制、自抗擾控制等。
本書適用于高等學校自動化專業、電氣工程及其自動化專業、機電一體化專業的高年級本科生專業選修課，可用于控制科學與工程學科的研究生選修課，也可作為相關專業本科生和研究生的參考書。可以根據不同專業需求選擇教材中的相應內容組織教學，也可以采用講授與自學相結合的方式組織教學。本書還可以作為從事科學研究與工程設計的人員設計、分析、調試控制系統的參考書。

廖曉鐘，工學博士，北京理工大學教授，博士生導師。主要從事電力電子技術與運動控制系統、能源變換控制技術的教學與研發工作。發表研究論文50多篇，主編出版專著和教材5部。

第1章　控制系統導論
　1.1　引言
　1.2　自動控制系統的分類
1.2.1　開環控制、閉環控制和復合控制
1.2.2　恒值控制、程序控制和伺服控制
1.2.3　數字控制系統
　1.3　控制系統的組成
　1.4　控制系統分析與設計步驟
第2章　控制系統的數學模型
　2.1　連續控制系統的數學模型
2.1.1　控制系統的運動方程式
2.1.2　非線性方程的線性化
2.1.3　連續系統的傳遞函數
2.1.4　控制系統的狀態空間方程
　2.2　離散控制系統的數學模型
2.2.1　信號采樣與保持
2.2.2　離散系統的數學描述
　2.3　控制系統的工程建模方法
2.3.1　時域建模的飛升曲線法
2.3.2　頻域建模方法
2.3.3　相關分析建模方法
　習題
第3章　控制系統的穩定性與結構分析
　3.1　控制系統穩定性概念
3.1.1　線性系統的穩定性——BIBO穩定性
3.1.2　Lyapunov穩定性
　3.2　控制系統的穩定性分析
3.2.1　Lyapunov第一法
3.2.2　Lyapunov第二法——穩定性分析的直接法
3.2.3　線性系統的Lyapunov穩定性分析
　3.3　線性連續系統的穩定性判據
3.3.1　Routh穩定判據
3.3.2　Hurwitz穩定判據
3.3.3　Nyquist穩定判據
　3.4　控制系統的相對穩定性
3.4.1　相對穩定性的定義
3.4.2　穩定裕度的計算
　3.5　控制系統的魯棒穩定性
3.5.1　魯棒性的基本概念
3.5.2　參數不確定系統的魯棒穩定性
　3.6　線性離散系統的穩定性分析
　3.7　線性系統的結構分析——可控性和可觀測性
3.7.1　線性系統的可控性
3.7.2　線性系統的可觀測性
　習題
第4章　控制系統的綜合與校正
　4.1　控制系統的性能指標
4.1.1　典型輸入信號
4.1.2　控制系統的穩態性能和系統的型別
4.1.3　控制系統的時域性能指標
4.1.4　控制系統的閉環頻域指標
4.1.5　控制系統的開環頻域指標
　4.2　基本校正方式和控制規律
4.2.1　校正方式
4.2.2　基本控制規律
4.2.3　校正裝置
　4.3　串聯校正
4.3.1　串聯超前校正
4.3.2　串聯滯后校正
4.3.3　串聯滯后超前校正
　4.4　期望頻率特性校正法
4.4.1　期望頻率特性設計
4.4.2　常用期望頻率特性
4.4.3　工程設計法
　4.5　反饋校正
　4.6　復合校正
　4.7　數字控制器設計
4.7.1　數字PID控制實現及其改進措施
4.7.2　數字控制器的連續設計方法
4.7.3　數字控制器的離散設計方法
　習題
第5章　伺服系統的工程實現
　5.1　伺服系統組成及其分類
5.1.1　伺服系統的組成
5.1.2　伺服系統的分類
　5.2　伺服電動機
　5.3　伺服系統檢測與信號轉換
5.3.1　伺服系統的位移檢測
5.3.2　伺服系統的信號轉換電路
5.3.3　自整角機/旋轉變壓器數字轉換器(SDCRDC)
5.3.4　數字自整角機/旋轉變壓器轉換器(DSC／DRC)
　5.4　伺服系統的穩態設計
5.4.1　負載分析計算
5.4.2　執行電動機選擇
5.4.3　檢測裝置、信號轉換線路、放大裝置及電源設計與選擇
5.4.4　利用銘牌數據和經驗公式推導伺服系統的傳遞函數
　5.5　伺服系統的電磁兼容性
5.5.1　電磁干擾模型分析
5.5.2　抑制電磁干擾的方法
5.5.3　伺服系統電磁兼容設計
　5.6　伺服系統的可靠性
5.6.1　可靠性特征量
5.6.2　伺服系統的可靠性設計
　習題
第6章　伺服系統的非線性控制
　6.1　伺服系統的干摩擦及其改善
6.1.1　低速不平穩性
6.1.2　減小低速跳動的措施
　6.2　傳動間隙對伺服系統的影響及其補償
6.2.1　傳動間隙對伺服系統性能的影響
6.2.2　消除間隙影響的措施
　6.3　機械諧振對系統的影響及其補償
6.3.1　傳動軸變形造成的機械諧振
6.3.2　消除機械諧振的補償措施
　6.4　伺服系統的非線性補償
6.4.1　非線性速度阻尼
6.4.2　非線性積分器和非線性PI調節器
6.4.3　自抗擾控制
6.4.4　多模控制技術
　6.5　伺服系統的重復控制
6.5.1　重復控制原理
6.5.2　重復控制系統的穩定性
6.5.3　重復控制器設計
　6.6　伺服系統的滑模變結構控制
6.6.1　滑模變結構控制原理
6.6.2　二階系統開關控制
6.6.3　滑動模態
　習題
第7章　控制系統設計舉例
　7.1　永磁同步電機調速系統
7.1.1　永磁同步電動機的結構
7.1.2　永磁同步電機數學模型
7.1.3　永磁同步電機矢量控制策略
7.1.4　永磁同步電機調速系統設計
7.1.5　基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步電機調速系統
　7.2　星載天線伺服控制系統
7.2.1　星載天線負載特性分析與伺服電機選擇
7.2.2　星載天線伺服控制系統結構設計
7.2.3　星載天線伺服系統控制器設計
7.2.4　星載天線伺服系統的滑模變結構控制
　7.3　火炮伺服系統
7.3.1　火炮伺服系統的基本組成
7.3.2　火炮伺服系統設計
　7.4　飛行仿真頭位跟蹤視景伺服系統
7.4.1　飛行仿真頭位跟蹤視景系統的結構
7.4.2　飛行仿真伺服系統的原理以及硬件實現
7.4.3　飛行仿真伺服系統設計
7.4.4　控制程序設計
參考文獻