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基本概念篇3

第1章 绪论3

1.1控制论的发展简史3

1.1.1中国古代自动装置与反馈思想3

1.1.2控制和自动化技术的发展经历了四个历史时期4

1.1.3控制论的创立和发展7

1.2维纳的《控制论》11

1.2.1《控制论》名著简介11

1.2.2“三论”与控制科学13

1.3控制论的哲学思考15

1.4控制论在国民经济发展中的作用与地位17

1.5本书结构18

1.6小结19

习题19

参考文献19

第2章 基本概念21

2.1控制论系统21

2.2控制与调节22

2.3反馈原理23

2.4系统模型与信号流图24

2.5信息与通信25

2.6估计与识别26

2.7决策与对策27

2.8仿真与重构28

2.9稳定性与收敛性29

2.10最优性与鲁棒性30

2.11小结32

习题32

参考文献32

基本方法篇35

第3章 经典控制理论与方法35

3.1自动控制系统的类型和组成35

3.1.1恒值自动调节系统35

3.1.2程序自动控制系统36

3.1.3随动系统（伺服系统）37

3.1.4自动控制系统的组成38

3.1.5模拟控制（调节）器控制和计算机控制39

3.2反馈控制方法与扰动补偿方法41

3.3系统模型与时域分析法42

3.3.1控制系统的稳定性、稳态误差和动态品质42

3.3.2自动控制系统的控制规律45

3.3.3建立控制元件和系统的数学模型46

3.3.4炉温自动控制系统的数学模型47

3.3.5自动控制系统的时间域研究法52

3.3.6稳定性分析及代数判据55

3.4传递函数与频域分析法57

3.4.1拉普拉斯变换57

3.4.2元件和系统的传递函数，系统的结构图58

3.4.3自动控制系统的频率域分析法65

3.4.4频率法分析系统的动态性能和稳定性70

3.5控制系统的校正74

3.5.1控制系统的频率法校正75

3.5.2随动系统基于开环幅相特性的频率法校正77

3.5.3Simulink仿真支持下基于开环传递函数的频率法校正81

3.5.4过程控制系统的控制器参数整定84

3.5.5扰动补偿器设计87

3.6其他线性控制系统89

3.6.1多变量控制系统和解耦设计89

3.6.2线性离散控制系统91

3.7小结95

习题96

参考文献97

第4章 非线性系统控制方法98

4.1非线性元件及其线性化98

4.1.1非线性元件98

4.1.2非线性元件的线性化100

4.2非线性控制系统的经典研究方法102

4.2.1非线性系统的相平面研究法102

4.2.2二阶线性系统的相平面轨迹103

4.2.3二阶非线性系统的相平面轨迹及其绘制法104

4.2.4继电器控制系统的相平面图106

4.3分叉与混沌108

4.4其他描述与控制方法110

4.4.1非线性系统研究的描述函数法110

4.4.2非线性系统的快速控制和校正115

4.5小结116

习题117

参考文献118

第5章 现代控制理论与方法119

5.1状态空间模型119

5.1.1状态空间模型的一般概念119

5.1.2状态空间模型的时域响应125

5.1.3连续时间模型的离散化128

5.2稳定性、能控性与能观性129

5.2.1线性系统的稳定性129

5.2.2连续时间线性系统的能控性133

5.2.3连续时间线性系统的能观性135

5.2.4离散时间线性系统的能控性与能观性136

5.3状态估计136

5.3.1状态估计的准则136

5.3.2线性系统滤波原理138

5.3.3基本卡尔曼滤波器139

5.4系统辨识139

5.4.1模型辨识问题的数学描述140

5.4.2离散时间线性差分模型的最小二乘参数估计140

5.4.3离散时间线性差分模型的递推最小二乘参数估计141

5.4.4二位式伪随机序列及其在系统辨识中的应用142

5.5最优控制144

5.5.1最优控制的基本概念144

5.5.2离散时间线性二次型最优控制问题145

5.6自适应控制与预测控制146

5.6.1自适应控制的一般概念147

5.6.2最小方差控制与自校正调节器147

5.6.3广义预测自校正控制器151

5.7大系统理论与系统工程151

5.7.1系统工程的一般概念151

5.7.2现代工业系统的信息结构152

5.7.3系统优化与大系统理论152

5.7.4决策与决策支持系统156

5.8小结157

习题158

参考文献158

第6章 人工智能方法与技术160

6.1概述160

6.2模式识别与贝叶斯决策161

6.2.1模式及其识别161

6.2.2模式识别系统161

6.2.3特征提取与特征选择162

6.2.4分类问题162

6.2.5贝叶斯决策163

6.3专家系统与知识推理166

6.3.1专家系统的特征166

6.3.2专家系统的结构167

6.3.3知识表示方法168

6.3.4知识推理172

6.4模糊逻辑与模糊推理174

6.4.1模糊集合论174

6.4.2模糊逻辑系统175

6.4.3模糊推理177

6.5神经网络与机器学习179

6.5.1神经元数理模型与Hebb规则180

6.5.2感知器及δ-规则182

6.5.3多层前馈网络与BP学习算法185

6.5.4RBF神经网络与聚类分析189

6.6小结191

习题191

参考文献192

第7章 智能控制方法193

7.1智能控制的概念193

7.2专家控制194

7.2.1专家系统和专家控制器194

7.2.2专家控制系统举例——青霉素发酵过程专家控制系统195

7.3模糊控制197

7.3.1模糊控制原理197

7.3.2模糊控制应用举例199

7.4学习控制202

7.5神经网络控制204

7.5.1利用神经网络建立模型204

7.5.2神经元控制206

7.5.3神经网络控制方法207

7.5.4基于神经网络的故障诊断209

7.6小结212

习题212

参考文献213

应用分支篇217

第8章 工程控制217

8.1过程工业控制217

8.1.1过程工业控制的研究内容及特点217

8.1.2过程控制系统的结构与组成218

8.1.3基于计算机技术的过程控制系统219

8.2机械加工自动化223

8.2.1机械加工自动化的内涵与意义223

8.2.2数控机床224

8.2.3计算机群控系统226

8.2.4柔性制造系统226

8.3电力系统自动化228

8.3.1电力系统自动化的目标与任务228

8.3.2电力设备的监督与控制228

8.3.3电力系统的协调与优化230

8.4飞行器控制231

8.4.1飞行器与控制231

8.4.2飞行器姿态控制系统232

8.4.3飞行器导航与制导系统233

8.5自主车辆与交通控制235

8.5.1自主车辆235

8.5.2交通控制236

8.6工业大系统优化与综合自动化239

8.6.1工业大系统优化239

8.6.2合成氨装置的在线稳态优化控制241

8.6.3综合自动化244

8.7网络化控制系统246

8.7.1网络化控制系统的特点246

8.7.2网络传输时延分析247

8.7.3网络化控制实际应用249

8.8小结249

习题250

参考文献251

第9章 生物控制252

9.1概述252

9.2生物反馈系统253

9.2.1体温调节系统253

9.2.2生物反馈治疗255

9.3神经控制论257

9.3.1神经网络257

9.3.2人工智能与模糊系统260

9.3.3感觉信息处理261

9.4生物仿生261

9.5中医学263

9.6小结264

习题265

参考文献265

第10章 社会经济与生态、环境及农业控制266

10.1社会经济系统中反馈与控制266

10.2人口系统的建模与控制267

10.2.1人口数学模型的参数估计269

10.2.2人口数学模型的应用269

10.3宏观经济数学模型及宏观调控272

10.3.1投入-产出表和模型274

10.3.2宏观计量经济模型278

10.3.3宏观计量经济模型举例279

10.3.4对国民经济的宏观调控285

10.4生态、环境及农业系统控制285

10.4.1生态系统和生态平衡286

10.4.2生态控制288

10.4.3环境控制289

10.4.4环境系统建模和河流污染控制的实例290

10.4.5发展现代农业和农业自动化294

10.5小结297

习题298

参考文献298

第11章 机器人与智能系统300

11.1概述300

11.2语音识别系统300

11.2.1语音识别的发展简史301

11.2.2语音识别的基本原理301

11.2.3语音识别中的特征提取303

11.2.4语音训练与识别305

11.2.5应用展望306

11.3文字识别系统307

11.3.1文字识别的基本概念307

11.3.2汉字识别中的特征提取308

11.3.3汉字识别中分类与判决313

11.4目标识别314

11.4.1目标识别问题的一般描述314

11.4.2目标特征提取315

11.4.3基于多源特征信息融合的目标识别321

11.5工业机器人324

11.5.1机器人发展概况324

11.5.2机器人构成及控制325

11.6智能机器人328

11.6.1机器视觉系统的组成329

11.6.2图像获取329

11.6.3图像处理技术330

11.6.4智能图像处理与融合332

11.7机器人的广泛应用334

11.8小结338

习题338

参考文献339

附录A拉普拉斯变换简表340

附录B 矩阵初步341