自动控制理论 清华大学

自动控制理论是自动化学科核心专业基础课，也是研究和设计复杂工程控制系统的理论基础。本课程也称为经典控制理论，包含（1）控制系统的概论，着重介绍反馈原理；（2）控制系统的建模，着重介绍微分方程及机理法建模、拉普拉斯变换、传递函数、频率响应模型、数据驱动模型和典型控制系统的组成与框图变换；（3）控制系统的分析及性能评价，包括动态系统的时间响应、结构属性、稳定性、稳态精度、动态性能和时域频域分析方法；（4）控制系统的频域设计，PID控制器及参数整定法、超前滞后校正。

• 课时1：绪论 (8分33秒)

• 课时2：拉普拉斯变换定义及性质（一） (13分41秒)

• 课时3：拉普拉斯变换定义及性质（二） (23分44秒)

• 课时4：卷积定义、定理及性质 (13分9秒)

• 课时5：拉普拉斯逆变换及应用（一）：拉普拉斯逆变换定义 (15分41秒)

• 课时6：拉普拉斯逆变换及应用（二）：拉普拉斯逆变换应用 (19分58秒)

• 课时7：控制的基本概念 (11分3秒)

• 课时8：控制系统的微分方程描述（一） (6分1秒)

• 课时9：控制系统的微分方程描述（二） (7分9秒)

• 课时10：控制系统的传递函数描述（一）：Laplace变换知识回顾 (8分57秒)

• 课时11：控制系统的传递函数描述（二）：控制系统的传递函数描述 (5分56秒)

• 课时12：框图及其变换（一）：传递函数框图定义及连接方式 (6分21秒)

• 课时13：框图及其变换（二）：传递函数框图变换 (19分29秒)

• 课时14：信号流图 (17分28秒)

• 课时15：控制系统的基本单元 (5分35秒)

• 课时16：非线性单元的线性化 (5分48秒)

• 课时17：稳定性 (8分2秒)

• 课时18：稳定的Liapunov定义 (8分49秒)

• 课时19：稳定性的代数判据（一）：Routh判据 (16分4秒)

• 课时20：稳定性的代数判据（二）：系统稳定的必要条件 (4分32秒)

• 课时21：参数稳定性，参数稳定域 (4分36秒)

• 课时22：静态误差（一）：误差和静态误差定义 (4分2秒)

• 课时23：静态误差（二）：静态误差与输入 (1分44秒)

• 课时24：静态误差（三）：静态误差的计算 (5分51秒)

• 课时25：静态误差（四）：系统类型与静态误差的关系 (6分57秒)

• 课时26：静态误差（五）：静态误差的物理和理论解释 (8分23秒)

• 课时27：静态误差（六）：扰动引起的静态误差 (10分51秒)

• 课时28：动态性能指标 (15分38秒)

• 课时29：高阶系统动态性能的二阶近似 (11分17秒)

• 课时30：控制系统的校正 (16分36秒)

• 课时31：频率特性引言 (4分4秒)

• 课时32：Fourier变换 (6分19秒)

• 课时33：频率特性函数 (6分56秒)

• 课时34：频率特性的图像 (14分26秒)

• 课时35：基本环节的频率特性 (18分38秒)

• 课时36：复杂频率特性的绘制（一） (21分52秒)

• 课时37：复杂频率特性的绘制（二） (7分16秒)

• 课时38：复杂频率特性的绘制（三） (12分10秒)

• 课时39：闭环频率特性 (8分24秒)

• 课时40：Nyquist稳定判据（一） (9分45秒)

• 课时41：Nyquist稳定判据（二） (15分18秒)

• 课时42：Nyquist稳定判据（三） (8分14秒)

• 课时43：相对稳定性（稳定裕量） (5分7秒)

• 课时44：从开环频率特性研究闭环系统性能 (9分22秒)

• 课时45：基于频率特性的控制器设计思路 (3分28秒)

• 课时46：根轨迹方法简介 (15分30秒)

• 课时47：根轨迹条件 (11分40秒)

• 课时48：根轨迹性质 (30分25秒)

• 课时49： 频率特性的图像 (15分18秒)

• 课时50：条件稳定系统 (8分25秒)

• 课时51：零极点对根轨迹的影响 (21分50秒)

• 课时52：参数根轨迹和根轨迹族 (15分25秒)

• 课时53：延时系统的根轨迹 (23分40秒)

• 课时54：补根轨迹与全根轨迹 (18分33秒)

• 课时55：校正问题及其实现方式. (13分25秒)

• 课时56：校正装置的设计方法 (7分33秒)

• 课时57：超前校正装置的特性 (11分37秒)

• 课时58：基于根轨迹法设计超前校正装置 (27分35秒)

• 课时59：基于Bode图设计超前校正装置 (29分42秒)

• 课时60：滞后校正装置的特性 (9分20秒)

• 课时61：基于根轨迹法设计滞后校正装置 (24分6秒)

• 课时62：基于Bode 图设计滞后校正装置 (21分10秒)

• 课时63：超前-滞后校正装置的特性 (10分35秒)

• 课时64：基于根轨迹法设计超前-滞后校正 (19分50秒)

• 课时65：基于Bode图设计超前-滞后校正 (18分54秒)

• 课时66：开环系统的期望频率特性 (11分53秒)

• 课时67：反馈校正 (10分40秒)

• 课时68：直线倒立摆控制系统实验 (11分13秒)

• 课时69：非线性系统概述 (16分34秒)

• 课时70：非线性系统的典型动力学特征 (28分47秒)

• 课时71：描述函数法定义 (21分17秒)

• 课时72：描述函数法求取 (25分51秒)

• 课时73：基于描述函数的稳定性分析 (13分3秒)

• 课时74：非线性系统自持振荡的分析 (26分26秒)

• 课时75：相平面与相轨迹 (22分42秒)

• 课时76：相轨迹的绘制方法 (19分11秒)

• 课时77：奇点 (19分45秒)

• 课时78：线性系统的相平面分析 (14分11秒)

• 课时79：非线性系统的相平面分析 (40分52秒)

• 课时80：极限环及其产生条件 (16分53秒)

• 课时81：非线性系统分析小结 (4分53秒)

• 课时82：采样控制系统概述 (9分52秒)

• 课时83：脉冲采样与理想采样 (15分46秒)

• 课时84：采样定理 (8分56秒)

• 课时85：零阶保持器 (14分33秒)

• 课时86：z-变换 (9分19秒)

• 课时87：脉冲传递函数（一） (23分22秒)

• 课时88：脉冲传递函数（二）：求脉冲传递函数的一般方法 (10分47秒)

• 课时89：z-平面上采样系统的稳定性分析 (23分8秒)

• 课时90：w-平面上采样系统的稳定性分析 (20分4秒)

• 课时91：采样控制系统的时域分析 (11分50秒)

• 课时92：修正的z-变换 (11分14秒)

• 课时93：状态、状态空间、状态空间描述 (35分37秒)

• 课时94：高阶微分方程、传递函数矩阵与状态方程的互相转换（一）：多输入多输出系统的空间表达式及传递函数阵 (8分42秒)

• 课时95：高阶微分方程、传递函数矩阵与状态方程的互相转换（二）：组合系统的空间表达式及传递函数阵 (25分52秒)

• 课时96：高阶微分方程、传递函数矩阵与状态方程的互相转换（三）：系统的时域描述及状态空间表达式（一） (11分17秒)

• 课时97：高阶微分方程、传递函数矩阵与状态方程的互相转换（四）：系统的时域描述及状态空间表达式（二） (8分47秒)

• 课时98：由模拟结构图写出状态空间表达式（一）：基于串并联分解 (12分40秒)

• 课时99：由模拟结构图写出状态空间表达式（二）：基于部分分式分解 (14分50秒)

• 课时100：由模拟结构图写出状态空间表达式（三）：基于积分器串+常值反馈 (15分29秒)

• 课时101：系统的等价变换及其应用（一） (18分44秒)

• 课时102：系统的等价变换及其应用（二） (15分30秒)

• 课时103：线性连续定常系统状态方程的解（一）：齐次方程 (17分55秒)

• 课时104：线性连续定常系统状态方程的解（二）：非齐次方程 (15分50秒)

• 课时105：状态转移矩阵的定义、性质及算法（一）：状态转移矩阵的定义 (9分53秒)

• 课时106：状态转移矩阵的定义、性质及算法（二）：状态转移矩阵的性质 (16分39秒)

• 课时107：状态转移矩阵的定义、性质及算法（三）：状态转移矩阵的算法 (10分20秒)

• 课时108：能控性与能观测性的定义（一）：能控性与能观性 (6分47秒)

• 课时109：能控性与能观测性的定义（二）：能控性概念 (35分46秒)

• 课时110：能控性与能观测性的定义（三）：能观性概念 (8分37秒)

• 课时111：能控性与能观测性的判据（一）：状态能控判据形式之一（模态判据） (12分44秒)

• 课时112：能控性与能观测性的判据（二）：状态能控判据形式之二（代数判据） (10分50秒)

• 课时113：能控性与能观测性的判据（三）：状态能观判据形式之一（模态判据） (9分42秒)

• 课时114：能控性与能观测性的判据（四）：状态能观判据形式之二（代数判据） (5分36秒)

• 课时115：对偶性原理 (14分6秒)

• 课时116：定常系统的状态空间结构（一）：能控状态分解 (24分49秒)

• 课时117：定常系统的状态空间结构（二）：能观状态分解 (11分20秒)

• 课时118：能控标准型和能观标准型：能控标准型和能观标准型 (18分24秒)

• 课时119：实现问题、最小实现（一）：单变量系统的能控实现、能观实现 (5分32秒)

• 课时120：实现问题、最小实现（二）：多变量系统的能控实现、能观实现 (11分46秒)

• 课时121：实现问题、最小实现（三）：最小实现问题 (19分17秒)

• 课时122：状态反馈和输出反馈 (17分35秒)

• 课时123：反馈对能控性和能观测性的影响 (11分31秒)

• 课时124：极点配置算法（一）：极点配置算法 (14分20秒)

• 课时125：极点配置算法(二)：极点配置举例 (15分12秒)

• 课时126：极点配置算法（三）：极点配置算法 (6分21秒)

• 课时127：状态空间中系统的镇定问题 (11分31秒)

• 课时128：状态观测器的基本概念 (18分12秒)

• 课时129：全维观测器的设计 (11分40秒)

• 课时130：降维观测器 (17分11秒)

• 课时131：重构状态反馈控制系统 (8分30秒)

• 课时132：扰动量的观测 (6分58秒)

• 课时133：基本概念 (7分12秒)

• 课时134：对外扰的完全不变性 (15分29秒)

• 课时135：输出对外扰的静态不变性 (15分23秒)

• 课时136：状态和外扰可直接测量时的抗外扰控制 (7分13秒)

• 课时137：带观测器的抗外扰控制 (11分53秒)

• 课时138：常值扰动下的鲁棒抗外扰控制 (18分46秒)

• 课时139：一般扰动下的鲁棒抗外扰控制 (28分3秒)

• 课时140：基本概念 (12分47秒)

• 课时141：李雅普诺夫方法 (23分2秒)

• 课时142：构造李雅普诺夫函数的方法 (20分29秒)

• 课时143：线性定常系统的稳定性 (19分42秒)

• 课时144：离散系统的稳定性 (20分8秒)