自动控制原理

第1章 自动控制原理概述

1.1 自动控制与自动控制系统

1.2 自动控制理论的发展

1.3 自动控制系统的组成框图和基本术语

1.4 自动控制系统的控制方式

1.4.1 开环控制系统

1.4.2 闭环控制系统

1.5 自动控制系统的分类

1.5.1 按照元件特性分类

1.5.2 按照信号传递方式分类

1.5.3 按照参考输入量变化规律分类

1.5.4 按照系统参数的变化特征分类

1.5.5 按照自动控制系统的功能分类

1.6 自动控制系统的性能指标

1.6.1 系统的稳定性

1.6.2 系统的动态性能指标

1.6.3 系统的稳态性能指标

1.7 自动控制系统的分析与设计

1.7.1 系统的分析

1.7.2 系统的设计

本章小结

习题及思考题

第2章 自动控制系统的数学模型

2.1 自动控制系统的微分方程

2.1.1 线性系统微分方程建立的一般步骤

2.1.2 线性系统微分方程的建立举例

2.2 拉普拉斯变换

2.2.1 拉氏变换的定义

2.2.2 拉氏变换举例

2.2.3 拉氏变换的性质

2.2.4 拉氏反变换的性质

2.3 自动控制系统的传递函数

2.3.1 传递函数的基本概念

2.3.2 典型环节的传递函数

2.4 自动控制系统动态结构图及其等效变换

2.4.1 动态结构图的绘制

2.4.2 结构图的等效变换

2.5 反馈控制系统的传递函数

2.5.1 反馈控制系统传递函数的定义

2.5.2 系统对给定作用和扰动作用的闭环传递函数

2.5.3 系统对给定作用和扰动作用的误差传递函数

2.6 信号流图及梅逊公式

2.6.1 信号流图的基本概念

2.6.2 梅逊公式

本章小结

习题及思考题

第3章 线性系统的时域分析法

3.1 时域分析基本概念

3.2 自动控制系统典型输入信号

3.3 一阶系统的时域分析

3.3.1 一阶系统的数学模型

3.3.2 一阶系统的单位阶跃响应

3.3.3 一阶系统的单位斜坡响应

3.3.4 一阶系统的单位脉冲响应

3.3.5 一阶系统的单位加速度响应

3.4 二阶系统的时域分析

3.4.1 二阶系统的数学模型

3.4.2 二阶系统的单位阶跃响应

3.4.3 二阶系统的单位阶跃响应性能指标

3.5 自动控制系统的稳定性分析

3.5.1 稳定性的基本概念

3.5.2 劳斯稳定性判据的方法

3.6 自动控制系统的稳态误差分析

3.6.1 系统稳态误差的定义

3.6.2 给定输人信号作用下的稳态误差

3.6.3 扰动信号作用下的稳态误差

本章小结

习题及思考题

第4章 线性系统的根轨迹分析法

4.1 根轨迹的基本概念

4.1.1 根轨迹的定义

4.1.2 根轨迹方程

4.2 绘制根轨迹的规则

4.3 自动控制系统动态根轨迹的分析

4.3.1 闭环零、极点对系统动态性能的影响

4.3.2 利用根轨迹方法来改善系统的动态性能

本章小结

习题及思考题

第5章 线性系统的频域分析法

5.1 频率特性的基本概念

5.1.1 频率特性的定义

5.1.2 频率特性的数学表示方式

5.1.3 频率特性的几何表示法

5.2 典型环节的频率特性

5.2.1 比例环节

5.2.2 积分环节

5.2.3 理想微分环节

5.2.4 惯性环节

5.2.5 一阶微分环节

5.2.6 振荡环节

5.2.7 延迟环节

5.3 自动控制系统的开环频率特性

5.3.1 系统开环幅相频率特性

5.3.2 系统开环对数频率特性曲线

5.3.3 最小相位系统与非最小相位系统

5.4 奈奎斯特稳定性判据

5.4.1 闭环系统的稳定性

5.4.2 奈奎斯特稳定性判据

5.4.3 伯德图上的稳定性判据

5.5 自动控制系统的稳定裕度

5.5.1 自动控制系统的稳定裕度的定义

5.5.2 自动控制系统的稳定性分析

5.6 闭环频率特性

5.6.1 闭环频率特性

5.6.2 闭环频率特性的指标与时域响应的关系

5.6.3 用频率特性分析系统的性能

本章小结

习题及思考题

第6章 自动控制系统的校正

6.1 校正的基本概念

6.2 系统校正的方法

6.2.1 系统校正的根轨迹法

6.2.2 系统校正的频率响应法

6.3 自动控制系统的串联校正

6.3.1 超前校正

6.3.2 滞后校正

6.3.3 串联超前一滞后校正

6.4 反馈校正

6.5 复合校正

6.5.1 复合校正的基本概念

6.5.2 前馈补偿的复合校正

6.6 晶闸管直流调速系统工程设计方法I

6.6.1 工程设计方法和步骤

6.6.2 典型I型系统

6.6.3 典型Ⅱ型系统

本章小结

习题及思考题

第7章 Matlab在自动控制系统中的应用

7.1 Matlab仿真软件简介

7.1.1 Matlab的具体功能

7.1.2 Matlab的语言特点

7.2 Matlab仿真软件在自动控制原理中的应用

7.2.1 基本绘图命令

7.2.2 Matlab在控制系统中的基础应用

7.2.3 利用Simulink进行控制系统的仿真

7.2.4 利用Matlab进行时域分析

7.2.5 利用Matlab进行根轨迹分析

7.2.6 利用Matlab进行绘图

7.2.7 利用Matlab进行频域分析

参考文献

附录 自动控制原理习题集及答案

面对深奥的自动控制理论和浩如烟海的各种自动控制系统，《自动控制原理》只是一个入门。《自动控制原理》讨论了经典控制理论的基本概念、基本原理和基本方法。注重内容的实用性，加强了基本理论与实际应用的阐述，理论联系实际，通俗易懂，举一反三，便于教学和自学。内容包括自动控制系统的一般概念，自动控制系统的数学模型，线性控制系统的时域分析法、线性控制系统的根轨迹分析法和线性控制系统的频域分析法，线性控制系统的校正和Madab在自动控制原理中的应用等内容，每章还附有适当的习题及思考题，书中附录介绍了与各章有关的典型习题及解法，开阔了解题思路，方便阅读者自学。
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《自动控制原理》根据高等学校教育发展的需要而编写。《自动控制原理》以高等学校电气自动化及相关人才培养为目的，强化基本理论知识，结合生产实际，注重能力和实践的培养，突出高校教学的特色。希望通过《自动控制原理》，使读者对自动控制系统的工作原理、数学模型、性能分析、系统校正和系统调试等方面有一个相对完整的认识，能掌握对自动控制系统的一般分析方法，为读者在自动控制技术方面打下一个初步的但却是非常重要的基础。