本書以Python程序設計語言為工具，通過Python編程實例，詳細介紹了控制系統(tǒng)的建模與仿真方法，為控制系統(tǒng)的分析和設計提供了先進的技術手段。
本書首先介紹了Python程序設計的基礎知識，包括Python程序設計語言的基本語法規(guī)則、Python控制系統(tǒng)庫的常用功能和Python集成開發(fā)環(huán)境的基本使用方法。在系統(tǒng)建模方面，主要論述了控制系統(tǒng)微分方程的建立、控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建立和傳遞函數(shù)的Python編程實現(xiàn)方法。在系統(tǒng)仿真方面，主要論述了控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法的基本理論和Python編程仿真方法。在系統(tǒng)設計方面，主要論述了閉環(huán)系統(tǒng)的串聯(lián)校正技術和Python編程計算方法。
本書各章之間的內容既相互聯(lián)系又相對獨立，讀者可以根據(jù)需要進行選擇性閱讀。本書的主要特點是：編寫體系符合學習規(guī)律，內容精練，重點突出；強調基本概念、基本原理和Python編程仿真的掌握與應用；Python程序包含注釋說明和運行結果，圖文并茂，使抽象的理論變得生動形象；論述由淺入深，注重實例分析，便于讀者自學。
本書是學習自動控制理論的好幫手，適合相關領域的技術人員參考使用，也可作為學習自動控制理論和Python編程仿真的教材使用。
第1章Python程序設計基礎 001
1.1Python概述 002
1.2Python程序設計語言的基本語法規(guī)則 002
1.2.1Python的程序注釋 002
1.2.2Python的程序變量 003
1.2.3Python的數(shù)據(jù)類型 003
1.2.4Python的運算符 004
1.2.5Python的控制結構 005
1.2.6Python的函數(shù) 007
1.2.7Python的模塊和包 008
1.2.8Python的文件操作 010
1.2.9Python的異常處理 011
1.2.10Python的常用庫 013
1.2.11Python的面向對象編程 014
1.2.12Python的常用技巧 016
1.2.13Python的項目編程舉例 017
1.3Python控制系統(tǒng)庫的常用功能介紹 018
1.3.1Python控制系統(tǒng)庫概述 018
1.3.2Python控制系統(tǒng)庫的安裝和使用 018
1.3.3Python控制系統(tǒng)庫的常用函數(shù) 019
1.4Python集成開發(fā)環(huán)境的基本使用方法 020
1.4.1Anaconda的安裝與使用 020
1.4.2PyCharm的安裝與使用 024
第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 025
2.1控制理論概述 026
2.2控制系統(tǒng)的微分方程 026
2.2.1建立微分方程的一般步驟 027
2.2.2控制系統(tǒng)的典型微分方程 027
2.2.3采用Python求解微分方程 037
2.3控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 041
2.3.1傳遞函數(shù)的基本概念 041
2.3.2典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 043
2.3.3傳遞函數(shù)方塊圖 044
2.3.4典型反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 046
2.4傳遞函數(shù)的Python實現(xiàn) 048
2.4.1傳遞函數(shù)的多項式表示 048
2.4.2傳遞函數(shù)的零點極點表示 050
2.4.3傳遞函數(shù)的連接與簡化 050
第3章控制系統(tǒng)的時域分析法 052
3.1時域分析法的基本概念 053
3.2一階系統(tǒng)的時間響應 054
3.2.1一階系統(tǒng)的數(shù)學模型 054
3.2.2一階系統(tǒng)的單位階躍響應 055
3.2.3一階系統(tǒng)的單位脈沖響應 057
3.2.4一階系統(tǒng)的單位速度響應 058
3.2.5一階系統(tǒng)的單位加速度響應 058
3.2.6線性定常系統(tǒng)時間響應的性質 059
3.3二階系統(tǒng)的時間響應 061
3.3.1二階系統(tǒng)的數(shù)學模型 061
3.3.2二階系統(tǒng)的單位階躍響應 066
3.3.3二階系統(tǒng)的單位脈沖響應 071
3.3.4二階系統(tǒng)的單位速度響應 073
3.4高階系統(tǒng)的時間響應 077
3.4.1高階系統(tǒng)的單位階躍響應 077
3.4.2主導極點和偶極子 078
3.5控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析 079
3.5.1控制系統(tǒng)的時域動態(tài)性能指標定義 079
3.5.2二階系統(tǒng)的時域動態(tài)性能指標計算 080
3.6控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析 085
3.6.1穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念 085
3.6.2穩(wěn)態(tài)誤差的計算 087
3.6.3穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù) 088
3.6.4擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差 095
3.7控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 097
3.7.1穩(wěn)定性的概念 097
3.7.2控制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 098
3.8時域分析法的Python仿真 099
3.8.1時間響應分析 099
3.8.2穩(wěn)定性分析 110
第4章控制系統(tǒng)的根軌跡分析法 115
4.1根軌跡分析法的基本原理 116
4.1.1根軌跡的定義 116
4.1.2根軌跡方程 117
4.1.3根軌跡的繪制法則 119
4.1.4根軌跡與系統(tǒng)性能的關系 120
4.1.5根軌跡的改造 121
4.2根軌跡分析法的Python仿真 121
4.2.1根軌跡的繪制 121
4.2.2利用根軌跡分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性 123
4.2.3利用根軌跡分析系統(tǒng)的時域性能 129
第5章控制系統(tǒng)的頻域分析法 131
5.1頻率特性的基本概念 132
5.1.1頻率特性的定義 132
5.1.2頻率特性的性質 137
5.1.3頻率特性的表示方法 138
5.2頻率特性的極坐標圖 141
5.2.1極坐標圖概述 141
5.2.2典型環(huán)節(jié)的極坐標圖 143
5.2.3一般系統(tǒng)的極坐標圖 154
5.3頻率特性的對數(shù)坐標圖 161
5.3.1對數(shù)坐標圖概述 161
5.3.2典型環(huán)節(jié)的對數(shù)坐標圖 165
5.3.3一般系統(tǒng)的對數(shù)坐標圖 181
5.4最小相位系統(tǒng) 185
5.4.1最小相位系統(tǒng)的定義 185
5.4.2最小相位系統(tǒng)的特點 186
5.5傳遞函數(shù)的實驗確定方法 187
5.5.1頻率特性的實驗測量方法 187
5.5.2根據(jù)頻率特性確定傳遞函數(shù)的步驟 188
5.6閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性 191
5.6.1開環(huán)頻率特性的定義 191
5.6.2根據(jù)開環(huán)頻率特性近似分析閉環(huán)頻率特性 193
5.7用頻率特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性 196
5.7.1奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù) 196
5.7.2開環(huán)穩(wěn)定系統(tǒng)的對數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù) 196
5.7.3穩(wěn)定裕度與系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性 197
5.8頻域分析法的Python仿真 199
5.8.1頻率特性的奈奎斯特圖和伯德圖 199
5.8.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 205
第6章控制系統(tǒng)的校正技術 212
6.1控制系統(tǒng)設計與校正概述 213
6.1.1控制系統(tǒng)的設計原則 213
6.1.2控制系統(tǒng)的校正方式 213
6.2閉環(huán)系統(tǒng)的串聯(lián)校正 214
6.2.1相位超前校正 214
6.2.2相位滯后校正 221
6.2.3相位滯后-超前校正 224
6.2.4串聯(lián)校正方式的特性比較和總結 225
6.3頻域法校正設計 225
6.3.1超前校正設計方法 226
6.3.2滯后校正設計方法 230
參考文獻 234
書單推薦
