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符号表1

第一章绪论5

第一节 引言5

第二节 控制系统的基本概念和组成6

第三节 对自动控制系统性能的要求11

第四节 自动控制系统的分类12

一、按输入信号的变化规律分12

二、按输入输出信号的数目分13

三、按系统的特性分13

四、按照系统有无反馈分13

五、按构成系统的理论基础分14

习题14

一、拉氏变换的定义16

第一节 拉氏变换的定义和定理16

第二章数学基础——拉普拉斯变换16

二、拉氏变换的基本定理18

第二节 拉氏反变换的方法26

一、拉氏反变换公式法26

二、查拉氏变换表法26

三、部分分式法26

四、赫维赛德展开式法30

第三节 用拉氏变换求解线性微分方程32

一、用拉氏变换求解线性微分方程的步骤32

二、用拉氏变换求解线性微分方程的方法32

小结34

习题34

第三章线性系统的数学模型36

一、建立线性系统微分方程的步骤37

第一节 线性系统运动方程的建立37

二、一般线性系统的运动方程45

第二节 非线性系统的线性化47

一、忽略微小的非线性48

二、工作段线性化法48

三、小偏差线性化法49

第三节 线性系统的传递函数50

一、传递函数的定义50

二、传递函数的标准表达式51

三、传递函数的性质53

四、传递函数的零极点分布图54

第四节 系统的结构图54

一、结构图的组成55

二、结构图的特性56

一、典型环节的定义57

三、绘制系统结构图的步骤57

第五节 典型环节57

二、典型环节的种类58

第六节 系统传递函数的求取和结构图的简化64

一、串联环节结构的简化65

二、并联环节结构的简化65

三、反馈回路结构的简化66

四、相加点移动69

五、分支点移动70

第七节 系统的频率特性76

一、系统频率特性的概念76

二、幅相频率特性的绘制80

三、对数频率特性的绘制82

四、典型环节的频率特性86

五、系统开环频率特性的绘制96

六、最小相位系统和非最小相位系统108

七、开环对数幅相频率特性和闭环频率特性的绘制110

小结119

习题119

第四章线性系统的性能分析127

第一节 概述127

第二节 系统的典型输入信号和动态指标129

一、系统的典型输入(或试验)信号129

二、系统的暂态(或动态)性性能指标131

第三节 系统的暂态响应132

一、一阶系统的暂态响应132

二、二阶系统的暂态响应134

三、高阶系统的暂态响应154

第四节 系统的稳态误差163

一、稳态误差的概念163

二、系统稳态误差的计算方法166

三、静态误差系数171

四、动态误差系数175

五、减少稳态误差的方法181

第五节 系统的稳定性184

一、系统稳定的基本概念184

二、线性定常系统稳定的充要条件185

三、系统稳定的代数判据186

四、奈奎斯特判据194

五、系统的相对稳定性203

六、用频率特性估算系统的稳态和动态性能206

小结219

习题221

第五章线性控制系统设计232

第一节 控制系统设计的步骤232

一、初步设计232

二、原理试验241

三、样机的生产和调试241

第二节 系统的模拟仿真试验242

一、数学模拟仿真的概念242

二、数学模拟的一般解题方法242

三、模拟机中的主要运算部件244

四、典型环节的模拟250

五、线性系统的模拟258

一、录像机简介270

第三节 线性自控系统设计实例270

二、录像机鼓伺服控制系统和主导伺服系统的被控对象276

三、伺服系统的性能指标283

四、系统控制方案的确定284

五、鼓伺服系统各元部件的选择287

六、鼓伺服系统的实际电路295

七、建立系统的数学模型296

八、系统动态特性分析和系统校正装置的确定296

小结301

习题302

第六章非线性控制系统的分析方法305

第一节 概述305

一、控制系统中的典型非线性特性305

二、非线性控制系统的特点309

三、非线性系统的分析方法311

一、描述函数的基本概念312

第二节 描述函数法312

二、典型非线性特性的描述函数315

三、用描述函数分析非线性系统323

四、典型非线性特性系统的描述函数分析329

第三节 相平面法337

一、相平面法的基本概念337

二、相轨迹的绘制338

三、用相平面求取时间解和加速度347

四、非线性控制系统的相平面分析349

五、利用非线性特性改善系统性能356

小结357

习题358

第一节 位式控制系统361

一、位式控制的概念361

第七章家用电器中的非线性控制系统361

二、位式控制系统的调节过程362

三、位式控制系统参数的选择362

四、位式控制器364

第二节 恒温式多用电热锅的控制系统365

一、恒温多用电热锅的结构和控制要求365

二、电热锅温控系统的分析366

第三节 电冰箱的温度控制系统368

一、电冰箱的控制方案369

二、电冰箱温控系统线路和组成元件369

三、电冰箱温控系统的数学模型372

四、系统的性能分析373

小结374

二、普通集合表示法376

一、普通集合与元素376

第一节 普通集合及其运算376

第八章模糊数学基础376

三、论域、空集、子集、幂集377

四、集合的基本运算377

五、映射379

六、集合的特征函数380

第二节 模糊集合381

一、模糊集合的定义381

二、模糊集合表示法382

三、模糊集合的运算384

四、模糊集合和普通集合的转化390

五、凸模糊集与模糊数395

六、隶属函数398

二、模糊矩阵的运算405

一、模糊矩阵的概念405

第三节 模糊矩阵405

第四节 普通关系与模糊关系410

一、普通关系410

二、模糊关系416

第五节 模糊映射与模糊变换421

一、点集映射与集合变换421

二、模糊映射422

三、模糊变换423

第六节 模糊逻辑426

一、二值逻辑426

二、模糊命题428

三、模糊逻辑公式430

四、模糊逻辑函数的分析与综合433

一、形式语言与自然语言437

第七节 模糊语言437

二、词义438

三、模糊语言算子439

四、语言值442

五、语言变量443

第八节 模糊推理443

一、模糊判断句444

二、模糊推理句445

三、两个变元的模糊推理句447

四、似然推理450

五、条件语句451

六、多重条件语句453

小结454

习题454

一、手动控制的实质459

第九章模糊控制理论459

第一节 模糊控制的基本思想459

二、模糊控制系统的基本组成460

第二节 模糊控制原理461

一、单输入单输出模糊控制算法461

二、模糊控制的基本原理461

第三节 模糊控制器设计的基本方法467

一、模糊控制器的结构设计468

二、模糊控制规则的设计469

三、精确量与模糊量的相互转换474

四、论域、量化因子及比例因子的选择477

五、模糊控制算法的实现479

六、采样周期的选择483

一、比例参数Ku的自调整模糊控制系统484

第四节 自调整模糊控制器设计484

二、量化因子Ke和Kec自调整模糊控制系统486

三、控制规则可调整的模糊控制器487

第五节 模糊控制器的工程应用实例493

一、蒸汽发动机的模糊控制系统组成493

二、模糊控制器的结构493

三、模糊变量的论域及其隶属函数493

四、模糊控制规则495

五、模糊控制结果496

六、模糊关系矩阵和控制表的程序清单497

小结501

习题501

第一节 模糊控制在电饭锅中的应用502

一、米饭的烹饪过程502

第十章模糊控制技术在家用电器中的应用502

二、模糊控制技术在电饭锅中的应用504

三、模糊电饭锅的硬件电路508

四、软件系统设计简介510

第二节 全自动洗衣机的模糊控制系统514

一、洗净衣物的要素515

二、模糊控制全自动洗衣机的主要功能515

三、模糊洗衣机中的传感器设计516

四、洗衣机的模糊控制521

五、模糊洗衣机的电路设计526

六、模糊洗衣机的软件系统设计527

小结535

习题535

参考文献536