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第一章 线性系统1

1．1 线性调节系统概要1

1．1．1 单变量线性系统1

1．1．1．1 传递函数1

1．1．1．2 线性系统的稳定性1

1．1．1．3 线性系统对正弦信号激励的响应2

1．1．1．4 一阶系统2

1．1．1．5 二阶系统3

1．1．2 开环和闭环系统4

1．1．2．1 开环与闭环频率响应5

1．1．2．2 极点分布5

1．1．3 调节系统的稳定性6

1．1．3．1 奈魁斯特判据6

1．1．3．2 逆奈魁斯特判据7

1．1．4 调节系统的情确度和校正7

1．1．4．1 精确度7

1．1．4．2 调节系统的校正7

1．2．1．1 无穷网络8

1．2．1 简单系统的微分方程、传递函数、方框图8

1．2 线性调节系统应用实例8

1．2．1．2 多液罐系统9

1．2．1．3 气动调节器12

1．2．1．4 液压伺服系统14

1．2．1．5 位置伺服系统16

1．2．1．6 飞机接近于水平方向的飞行研究18

1．2．1．7 滤波器网络23

1．2．1．8 方框图、拉普拉斯变换28

1．2．2．1 增益调整--工34

1．2．2 开环与闭环系统--增益调整和根轨迹34

1．2．2．2 增益调整--Ⅱ36

1．2．2．3 液压导航系统38

1．2．2．4 根轨迹41

1．2．2．5 液位调节的研究48

1．2．3 调节系统的稳定性52

1．2．3．1 单位反愤调节系统的稳定性52

1．2．3．2 劳斯判据和奈魁斯特判据57

1．2．3．3 飞机自动导航问题的研究67

1．2．3．4 溶液冷凝调节系统76

1．2．3．5 轮船导航伺服系统78

1．2．3．6 飞机仰角伺服系统79

1．2．4 伺服系统的精度和校正82

1．2．4．1 伺服系统的情度--工82

1．2．4．2 伺服系统的情度--Ⅱ86

1．2．4．3 转速伺服系统的研究88

1．2．4．4 伺服系统的精度和增益调整94

1．2．4．5 混合器95

1．2．4．6 伺服系统的相位超前和滞后校正98

1．2．4．7 空间运载工具自动导航的研究102

第二章 非线性系统108

2．1 非线性伺服系统概要108

2．1．1 谐波平衡法108

2．1．1．1 原理108

2．1．1．2 临界轨迹108

2．1．1．3 稳定性108

2．1．2 相干面法109

2．1．2．1 原理109

2．1．2．3 分段线性的非线性系统110

2．1．2．2 在相平面上绘相轨迹110

2．2．1 谐波平衡法111

2．2．1．1 等效增益和极限周期振荡111

2．2 非线性伺服系统题解111

2．2．1．2 继电器型非线性系统116

2．2．1．3 磁滞阈值型非线性伺服系统118

2．2．1．4 气动膜片式调节器123

2．2．1．5 阈值型非线性系统126

2．2．1．6 具有非线性增益放大器的闭环系统130

2．2．2．1 等倾线法134

2．2．2 相平面法134

2．2．2．2 继电器型位置伺服系统138

2．2．2．3 有摩擦的角位置伺服系统142

2．2．2．4 相平面法举例147

2．2．3 非线性系统的校正149

2．2．3．1 飞机自动导航149

2．2．3．2 非线性相位超前校正方法的研究158

3．1．1．2 实数单极点163

3．1．1．1 原理163

第三章 状态空间理论163

3．1 状态空间概要163

3．1．1 状态描述163

3．1．1．3 实数重极点164

3．1．1．4 复数极点165

3．1．1．5 多变量情形165

3．1．2 系统响应的状态表达式166

3．1．2．1 自由系统166

3．1．3．1 能观性167

3．1．3．2 能控性167

3．1．3 能观性与能控性167

3．1．2．2 有约束系统167

3．1．4 稳定性168

3．1．4．1 系统的李雅普诺夫意义下的稳定性168

3．1．4．2 的李雅昔诺夫意义下的稳定性169

3．1．4．3 特征值稳定性理论169

3．1．5 控制规律的求解169

3．1．5．1 目标函数的计算169

3．1．5．2 控制规律的求解170

3．2 状态空间理论题解171

3．2．1 状态方程171

3．2．1．1 重根点传递函数171

3．2．1．2 多变量过程173

3．2．1．3 电气系统175

3．2．1．4 发电机-电动机组176

3．2．1．5 把状态方程转化为传递函数180

3．2．2．1 状态矩阵的对角化181

3．2．2 状态变换181

3．2．2．2 状态方程的化简183

3．2．2．3 多重特征值186

3．2．2．4 复数特征值189

3．2．3 能观性-能控性192

3．2．3．1 单变量过程192

3．2．3．2 观测器194

3．2．4 由状态方程形式描写的系统A的响应197

3．2．4．1 求解转移矩阵197

3．2．4．2 零初始条件的阶跃响应199

3．2．4．3 非零初始条件的阶跃响应201

3．2．4．4 复数特征值202

3．2．4．5 用模态法直接计算205

3．2．5 李雅普诺夫方法208

3．2．5．1 稳定性208

3．2．5．2 闭环系统的稳定性209

3．2．5．3 控制规律的计算210

3．2．5．4 马达伺服系统212

第四章 采样控制系统218

4．1 采样控制系统概要218

4．1．1 采样数据控制系统的基本原理218

4．1．2 Z变换和脉冲传递函数218

4．1．2．1 采样过程的数学描述218

4．1．2．2 采样定理221

4．1．2．3 保持器221

4．1．2．4 Z变换的方法和性质222

4．1．3 采样控制系统的分析224

4．1．3．1 闭环脉冲传递函数224

4．1．2．5 脉冲传递函数224

4．1．3．2 频率特性225

4．1．3．3 稳态误差225

4．1．3．4 稳定性226

4．1．3．5 动态响应228

4．1．4 采样控制系统的设计230

4．2 采样数据控制系统题解232

4．2．1 求脉冲传递函数232

4．2．1．1 由连续时间系统传递函数求离散系统脉冲传递函数232

4．2．1．2 串联环节的脉冲传递函数234

4．2．1．3 闭环离散时间系统的脉冲传递函数235

4．2．2 求离散时间系统的瞬态响应237

4．2．3 稳定性分析239

4．2．4 离散时间系统的稳态偏差245

4．2．5 离散时间系统的校正和设计247

附景A 练习题253

附录B 中国科学技术大学近几年研究生入学试题选276

附录C 解题示例300

参考资料310