工程系统的建模与控制

1. 工程系统的建模与控制

1.1 控制工程

1.2 应用领域

1.3 建模的重要性

1.4 控制工程历史

1.5 全书的内容安排

习题

2. 动态系统模型

2.1 动态系统

2.1.1 术语

2.2 动态模型

2.2.1 模型复杂性

2.2.2 模型类型

2.2.3 解析模型类型

2.2.4 叠加原理

2.2.5 分布系统的集总模型

2.2.5.1 重质弹簧

2.2.5.2 动能等价

2.2.5.3 固有频率等价

2.3 集总元件和相似性

2.3.1 跨越变量和穿越变量

2.3.2 机械元件

2.3.2.1 质量（惯性）元件

2.3.2.2 弹簧（弹性）元件

2.3.2.3 阻尼（耗散）元件

2.3.3 电气元件

2.3.3.1 电容元件

2.3.3.2 电感元件

2.3.3.3 电阻（耗散）元件

2.3.4 流体元件

2.3.4.1 流容或集流器（A型元件）

2.3.4.2 流体感抗（T型元件）

2.3.4.3 流阻（D型元件）

2.3.4.4 结构方程的推导

2.3.5 热力元件

2.3.5.1 结构方程

2.3.5.2 三维传导

2.3.5.3 毕奥系数

2.3.6 自然振荡

2.4 解析建模

2.4.1 建模步骤

2.4.2 输入-输出模型

2.4.3 状态空间模型

2.4.3.1 状态空间

2.4.3.2 状态模型的性质

2.4.3.3 线性状态方程

2.4.4 时不变系统

2.4.5 建立状态空间模型的系统化步骤

2.4.6 从状态空间模型求输入-输出模型

习题

3. 模型线性化

3.1 模型线性化

3.1.1 关于工作点的线性化

3.1.2 两个变量的函数

3.2 非线性状态空间模型

3.2.1 线性化

3.2.2 弱化系统的非线性

3.3 非线性电气元件

3.3.1 电容

3.3.2 电感

3.3.3 电阻

3.4 利用实验曲线的线性化

3.4.1 电机的转矩速度曲线

3.4.2 电机控制的线性模型

习题

4. 线状图

4.1 变量和符号体系

4.1.1 穿越变量和跨越变量

4.1.2 符号体系

4.2 线状图元件

4.2.1 单端口元件

4.2.1.1 源元件

4.2.1.2 源元件的功能

4.2.2 双端口元件

4.2.2.1 变换器

4.2.2.2 电变换器

4.2.2.3 陀螺

4.3 线状图方程

4.3.1 相容（回路）方程

4.3.1.1 符号约定

4.3.1.2 “基本”回路数

4.3.2 连续（节点）方程

4.3.3 串联和并联

4.4 从线状图到状态模型

4.4.1 系统阶次

4.4.2 符号约定

4.4.3 求取状态空间模型的步骤

4.4.4 一般观察

4.4.5 拓扑结果

4.5 其它例子

4.5.1 放大器

4.5.1.1 线状图表示

4.5.2 直流电机

4.5.3 热力系统线状图

4.5.3.1 模型方程

习题

5. 传递函数和频域模型

5.1 拉普拉斯和傅里叶变换

5.1.1 拉普拉斯变换

5.1.2 导数的拉普拉斯变换

5.1.3 积分的拉普拉斯变换

5.1.4 傅里叶变换

5.2 传递函数

5.2.1 传递函数矩阵

5.3 频域模型

5.3.1 频率传递函数（频率响应函数）

5.3.1.1 谐波输入响应

5.3.1.2 幅值（增益）和相位

5.3.2 波特图和奈奎斯特图

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