自动控制原理

电子信息与电气学科世界著名学者——瓦特

第1章绪论

1.1引言

1.2自动控制的定义和历史回顾

1.3自动控制系统举例及术语定义

1.3.1液位控制系统

1.3.2温度控制系统

1.3.3自动控制系统术语定义

1.4自动控制系统的基本控制方式

1.4.1开环控制

1.4.2闭环控制

1.4.3复合控制

1.5自动控制系统分类

1.5.1按系统特性方程分

1.5.2按参考输入信号的变化规律分

1.5.3按控制系统输入量和输出量类型及数量分

1.5.4按控制原理分

1.6自动控制系统的基本要求

1.7自动控制原理课程性质和内容

1.8小结

关键术语和概念

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电子信息与电气学科世界著名学者——麦克斯韦

第2章控制系统的数学模型

2.1引言

2.2控制系统的时域数学模型

2.2.1微分方程与状态变量数学模型

2.2.2线性定常微分方程的解

2.2.3非线性系统的线性化

2.2.4运动的模态

2.3控制系统的复数域数学模型

2.3.1传递函数的定义与性质

2.3.2传递函数的零点与极点

2.3.3传递函数用于分析控制系统性能

2.3.4传递函数数学模型建立举例

2.4控制系统的方框图与信号流图

2.4.1控制系统的方框图

2.4.2方框图的等效变换和简化

2.4.3信号流图

2.4.4多输入系统的传递函数

2.5输入输出模型与状态变量模型之间的关系

2.5.1由输入输出模型转换为状态变量模型

2.5.2由状态变量模型转换为输入输出模型

2.5.3线性定常系统在坐标变换下的特性

2.6数学模型的实验测定法

2.6.1数学模型实验测定的主要方法

2.6.2数学模型的工程辨识

2.7MATLAB用于控制系统模型建立与仿真

2.8小结

关键术语和概念

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电子信息与电气学科世界著名学者——维纳

第3章控制系统时域分析

3.1引言

3.1.1典型输入信号

3.1.2时域性能指标

3.2控制系统时域分析

3.2.1一阶系统的时域分析

3.2.2典型二阶系统的时域分析

3.2.3高阶系统的时域分析

3.2.4MATLAB分析控制系统时域响应

3.3线性定常系统的稳定性分析

3.3.1稳定性定义及线性定常系统稳定的充分必要条件

3.3.2劳斯稳定判据

3.3.3赫尔维茨稳定判据

3.3.4劳斯稳定判据的应用

3.4控制系统的稳态误差分析

3.4.1误差定义及稳态误差

3.4.2稳态误差的计算

3.4.3稳动态误差系数

3.4.4扰动作用下的稳态误差

3.4.5减小或消除稳态误差的措施

3.5小结

关键术语和概念

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电子信息与电气学科世界著名学者——伊文思

电子信息与电气学科世界著名学者——奈奎斯特

电子信息与电气学科世界著名学者——伯德

电子信息与电气学科世界著名学者——卡尔曼

电子信息与电气学科世界著名学者——李雅普诺夫

电子信息与电气学科世界著名学者——香农

附录A拉普拉斯变换

附录B李雅普诺夫主稳定性定理的证明

附录C常用z变换表

参考文献

自动控制原理是高等院校理工科学生的核心课程之一，本书主要讲述自动控制系统理论及其应用，包括自动控制的基本概念、基本理论、分析与设计方法。全书共9章，分别讲述自动控制系统的基本概念；控制系统的数学模型，包括状态变量模型； 控制系统的时域分析方法；线性系统的根轨迹分析方法；线性系统的频域响应分析方法；控制系统的校正设计方法；状态变量分析与设计；非线性系统，主要是相平面和描述函数法；数字控制系统。本书以培养应用研究和创新型人才为主线，通过贯穿全书的一系列新颖且充满挑战性的问题，并在问题答案的寻找过程中，使学生充分体会到发现的乐趣。每章首页介绍一位与电子信息与电气学科有关的国际知名学者，每章最后一页简单介绍电子信息与电气学科某一个专业的概况、研究内容及职业方向，正确引导学生了解学科各专业的培养目标及相互联系。本书可作为高等学校电子信息与电气学科各专业，机械、化工、航空航天等非电类相关专业的本科生教材，亦可供有关工程技术人员参考。

1.《自动控制原理》的一个重要特征就是贯穿全书的一系列新奇而充满挑战性的实际控制问题.通过这些问题，使学生在解题的过程中充分体会发现的乐趣。
2.从工程实例出发引入重要的概念和方法，基础知识概念定义叙述清晰，例题选取丰富而有代表性，便于学生全面掌握自动控制系统的关键术语和主要内容，激发学生对学习本学科专业基础课程的积极性。
3.采用“数学模型统一描述，工程研究方法分开”的写作手法，突出自动控制系统的工程背景，强调理论与实际的有机结合，使学生有较好的学习效果。
4.主要面向应用型及研究应用型专业的学生.重点培养学生掌握自动控制系统的基本概念、控制系统的基本组成、控制系统工程问题分析与设计的一般方法及仿真技术的应用；进一步加强学生对实际系统问题的来龙去脉过程的学习，控制系统的分析与设计方法研究.以及需要学生进一步探索的研究性问题.例如状态变量系统、鲁棒控制、时滞系统的稳定性与控制、非线性系统理论、优化控制理论等问题。培养学生热爱科学、探索科学的兴趣。
5.引入MATLAB软件研究控制系统的方法，许多例子既保留了传统绘制某些有价值的手工概略图，分析概念性问题的方法，又采用MATLAB仿真技术进行对比。大多数例子还附有MATLAB源程序，便于学生课后练习。
MATLAB源程序，便于学生课后练习。
6.注重培养学生对本学科专业的学习兴趣。每章首页介绍一位与电子信息和电气学科有关的国际知名学者，为了正确引导学生全面了解信息学科各专业的培养目标及相互联系，每章最后简单介绍某一个专业学习内容及职业方向。