自动控制原理

第1章 绪论

1.1 自动控制理论的发展史

一、引言

二、自动控制理论的发展史及内容

1.2 自动控制的基本原理与控制方式

一、自动控制技术及其应用

二、自动控制的基本控制方式及结构

1.3 自动控制系统的分类

一、按控制方式分

二、按给定输入信号的变化规律分

三、按系统中元件的特性分

四、按系统的数学模型分

五、按系统中信号的形式分

1.4 对自动控制系统性能的基本要求

一、对自动控制系统性能的基本要求

二、本课程的任务

1.5 MATLAB软件及其应用简介

一、MAILAB仿真软件概述

二、MAgILAB在自动控制系统中的应用

本章小结

思考题与习题

第2章 控制系统的数学模型

2.1 预备知识：控制系统的数学模型

一、控制系统数学模型的概念及作用

二、控制系统数学模型的建立方法

三、控制系统数学模型的种类

2.2 项目1：建立控制系统的微分方程

一、预备知识

二、项目实例

三、项目总结

2.3 项目2：求取控制系统的传递函数

一、预备知识

二、项目实例

三、项目总结

2.4 项目3：建立控制系统的动态结构图

一、预备知识

二、项目实例

三、项目总结

2.5 项目4：由动态结构图求取控制系统的传递函数

一、预备知识

二、项目实例

三、项目总结

2.6 项目5：建立控制系统数学模型工程案例

本章小结

思考题与习题

第3章 控制系统的时域分析

3.1 预备知识：典型输入信号和时域性能指标

一、典型输入信号

二、时域性能指标

3.2 项目1：控制系统的稳定性分析

一、预备知识

二、项目实例：利用MATLAB分析系统的稳定性

三、项目实例：利用代数判据分析系统的稳定性

3.3 项目2：一阶控制系统的动态性能分析

一、预备知识

二、项目实例：一阶系统的单位阶跃响应分析

三、项目实例：一阶系统的单位脉冲响应

3.4 项目3：二阶控制系统的动态性能分析

一、预备知识

二、项目实例：二阶系统的单位阶跃响应曲线绘制

三、项目实例：二阶系统的动态性能指标计算

四、项目实例：二阶系统的动态性能分析

3.5 项目4：控制系统的稳态误差分析

一、预备知识

二、项目实例：给定信号作用下的稳态误差

三、项目实例：扰动信号作用下的稳态误差

四、项目实例：系统的稳态误差

五、项目实例：利用MATLAB软件分析

系统的稳态误差

3.6 项目5：控制系统的时域分析应用工程案例

本章小结

思考题与习题

第4章 控制系统的频域分析

4.1 预备知识：控制系统的频率特性

一、频率特性的概念与定义

二、频率特性的求取方法

三、频率特性的几何表示法

4.2 项目1：控制系统的开环频率特性

一、项目实例：频率特性曲线的绘制

二、项目实例：系统的开环频率特性曲线绘带

4.3 项目2：用频域法分析控制系统的稳定性

一、项目实例：利用奈奎斯特稳定判据分析系统的稳定性

二、项目实例：利用对数频率稳定判据分析系统的稳定性

三、项目实例：系统的相对稳定性分析

四、项目实例：利用MATLAB软件分析系统的稳定性

4.4 项目3：用频域法分析控制系统的性能指标

一、预备知识：开环对数幅频特性的三频段

二、项目实例：用频域法分析系统的稳态性能

三、项目实例：用频域法分析系统的动态性能

4.5 项目4：控制系统的频域分析应用工程案例

本章小结

思考题与习题

第5章 控制系统的校正

5.1 预备知识：系统校正概述

一、系统校正的基本方式

二、系统性能指标的确定

三、常用校正装置及其特性

5.2 项目1：串联校正的理论设计方法

一、预备知识

二、串联超前校正（比例一微分校正）

三、串联滞后校正（比例一积分校正）

四、串联滞后一超前校正（比例-积分-微分校正）

5.3 项目2：利用复合校正消除稳态误差

一、预备知识

二、项目实例

5.4 项目3：控制系统的工程设计案例

一、预备知识

二、项目实例

本章小结

思考题与习题

第6章 采样控制系统

6.1 预备知识：采样控制系统基础

一、采样控制系统的基本概念

二、信号的采样与复现

6.2 项目1：z变换

一、预备知识

二、项目实例：z变换的求解

三、项目实例：z反变换的求解

6.3 项目2：差分方程的建立与求解

一、预备知识

二、项目实例：差分方程的建立

三、项目实例：差分方程的求解

6.4 项目3：脉冲传递函数

一、预备知识

二、项目实例：脉冲传递函数的求解

6.5 项目4：采样控制系统的稳定性分析

一、预备知识

二、项目实例

6.6 项目5：采样控制系统的性能分析

一、采样控制系统的动态响应分析

二、闭环极点分布与动态响应的关系

三、采样控制系统的稳态误差

本章小结

思考题与习题

第7章 现代控制技术简介

7.1 非线性控制技术

一、典型的非线性特性

二、非线性系统的特点

三、非线性系统的研究方法

7.2 鲁棒控制技术

一、鲁棒控制的基本概念

二、鲁棒控制理论简述

7.3 模糊控制技术

一、模糊控制的概念及发展

二、模糊控制的特点

三、模糊控制方法

7.4 自适应控制技术

一、自适应控制的基本思想与概念

二、自适应控制方法

三、自适应控制研究中的理论问题

附录I：MATLAB语言及其在控制系统中的应用

第一节 MATlLAB语言简介

一、概述

二、MATLAB语言的功能

第二节 MATLAB语言基础

一、MATLAB中的数据

二、MATLAB的数据结构

三、MATLAB的运算符和优先级

四、MATLAB的表达式及其语句结构

五、MATLAB的数值运算

六、MATLAB的符号运算

七、MATLAB的程序设计

八、MATLAB的图形可视化

第三节 MATLAB在自动控制系统中的应用

附录II：拉普拉斯变换

一、拉氏变换和拉氏逆变换的定义

二、拉氏积分的收敛条件

三、拉普拉斯变换的性质

四、常用函数的拉氏变换和z变换表

五、用查表法进行拉氏反变换

参考文献

《自动控制原理（第2版）/“十二五”职业教育国家规划教材》是“十二五”职业教育国家规划教材。
　　《自动控制原理（第2版）/“十二五”职业教育国家规划教材》针对高职高专学生的特点，以工程实际应用为主线，介绍了经典控制理论的基本概念、基本理论及基本分析方法，并着重结合控制理论对实际应用项目进行分析。全书共八部分，内容包括：自动控制理论的发展史及其基本原理和分类，控制系统的数学模型、时域分析、频域分析，控制系统的校正，采样控制系统、现代控制技术简介，以及附录部分。书中大量实例和习题均来源于工程实际．各章结合书本内容对其实例均用MATEAB软件进行分析和设计，便于读者学习。在附录中，还介绍了MATEAB在控制理论应用中的相关内容及拉普拉斯变换，供学习中参考。
　　《自动控制原理（第2版）/“十二五”职业教育国家规划教材》可作为高等职业院校、高等专科学校、成人高校、民办高校及本科院校办的二级职业技术学院电气自动化、机电一体化、计算机控制等专业的教材，也适用于五年制高职，并可作为社会相关专业从业人员的参考书。