自动控制原理

第1章 自动控制的基本概念

1.1 引言

1.1.1 自动控制理论概述

1.1.2 自动控制理论的发展简史

1.2 自动控制的基本方式

1.2.1 开环控制

1.2.2 闭环控制

1.2.3 开环控制与闭环控制的比较

1.2.4 复合控制

1.3 自动控制系统的分类

1.3.1 按输入信号的特征分类

1.3.2 按描述系统的数学模型分类

1.3.3 按系统传输信号的性质分类

1.3.4 按系统参数的特点分类

1.4 闭环控制系统的基本组成

1.5 控制系统举例

1.5.1 火炮自动控制系统

1.5.2 遥控机器人双向力反应随动系统

1.5.3 蒸汽压力闭环控制系统

1.5.4 磁悬浮轴承控制系统

1.5.5 自动请求重发系统（ARQ）

1.5.6 CDMA闭环功率控制系统

1.5.7 信息与网络系统的自动控制

1.6 评价控制系统的基本指标

1.6.1 稳定性

1.6.2 快速性

1.6.3 准确性

本章小结

思考题

习题一

第2章 控制系统的数学模型

2.1 引言

2.2 控制系统的微分方程

2.3 非线性特性及其线性化

2.4 线性系统的传递函数

2.4.1 传递函数的定义

2.4.2 传递函数的性质

2.4.3 用复数阻抗法求电网络的传递函数

2.5 典型环节的传递函数

2.6 系统方框图

2.6.1 方框图的组成

2.6.2 方框图的简化

2.7 信号流图

2.7.1 信号流图及其组成

2.7.2 信号流图中的常用术语

2.7.3 信号流图的基本性质

2.7.4 信号流图的绘制和简化

2.7.5 梅逊增益公式

2.8 反馈控制系统的传递函数

2.8.1 给定输入信号作用下的闭环传递函数

2.8.2 扰动作用下的闭环传递函数

2.8.3 给定输入和扰动作用下的闭环传递函数

2.9 应用MATLAB建立控制系统的数学模型

2.9.1 MATLAB简介

2.9.2 传递函数模型

2.9.3 零极点模型

2.9.4 方框图模型

本章小结

思考题

习题二

第3章 时域分析法

3.1 典型输入信号

3.2 控制系统的时域性能指标

3.3 一阶系统的时域分析

3.3.1 一阶系统的单位阶跃响应

3.3.2 一阶系统的单位脉冲响应

3.3.3 一阶系统的单位斜坡响应

3.3.4 一阶系统的单位加速度响应

3.4 二阶系统的时域分析

3.4.1 二阶系统的例子

3.4.2 典型二阶系统的单位阶跃响应

3.4.3 欠阻尼二阶系统的动态性能指标估算

3.4.4 二阶系统的单位脉冲响应

3.5 高阶系统的时域分析

3.5.1 高阶系统的数学模型

3.5.2 高阶系统的阶跃响应

3.5.3 高阶系统性能的分析方法

3.6 稳定性分析

3.6.1 系统稳定的充分必要条件

3.6.2 劳思稳定判据

3.6.3 赫尔维茨稳定判据

3.7 稳态误差分析及计算

3.7.1 误差及稳态误差定义

3.7.2 给定输入作用下稳态误差的计算

3.7.3 扰动作用下稳态误差的计算

3.7.4 控制系统的类型

3.7.5 给定稳态误差终值的计算

3.7.6 给定稳态误差级数的计算

3.7.7 扰动稳态误差终值的计算

3.7.8 扰动稳态误差级数的计算

3.7.9 给定输入、扰动共同作用下系统的稳态误差的终值

3.7.10 减少稳态误差的方法

3.8 应用MATLAB进行时域分析

3.8.1 系统的时间响应

3.8.2 应用MATLAB进行稳定性分析

本章 小结

思考题

习题三

第4章 根轨迹法

4.1 根轨迹的基本概念

4.1.1 什么是根轨迹

4.1.2 根轨迹的幅值条件和幅角条件

4.2 绘制根轨迹的基本规则

4.3 根轨迹草图绘制举例

4.4 参量根轨迹

4.5 用根轨迹法分析控制系统

4.5.1 根轨迹与稳定性

4.5.2 条件稳定系统的分析

4.5.3 开环零点和极点对根轨迹的影响

4.5.4 根轨迹图上希望闭环极点的位置

4.5.5 稳态性能分析

4.6 应用MATLAB绘制系统的根轨迹

4.6.1 根轨迹绘制函数

4.6.2 获取根轨迹上某一点的增益和闭环极点值

本章 小结

思考题

习题四

第5章 控制系统的频域分析

5.1 频率特性的基本概念

5.1.1 频率特性的定义

5.1.2 频率特性的图解表示法

5.2 典型环节的频率特性

5.2.1 比例环节的频率特性

5.2.2 积分环节的频率特性

5.2.3 纯微分环节的频率特性

5.2.4 惯性环节的频率特性

5.2.5 一阶微分(比例加微分)环节的频率特性

5.2.6 振荡环节的频率特性

第6章 控制系统的校正

第7章 采样控制系统分析基础

附录

参考文献

《自动控制原理（第2版）》是2002年出版的同名教材的第2版。此次改版在总结近年来教学实践经验的基础之上，根据技术的发展增删了部分内容，文字表达更加通俗，结构更加紧凑。较全面系统地阐述了经典控制理论的基本概念、基本理论和分析方法。全书共分为7章和2个附录。主要内容包括自动控制的基本概念、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹法、控制系统的频域分析、控制系统的校正、采样控制系统分析基础。在每章后面分别介绍了应用MATLAB对控制系统进行分析和设计的内容。同时，各章均附有内容小结和一定数量的例题与习题。
《自动控制原理（第2版）》可作为高等学校自动化专业及其相关专业的本科生的教材，还可作为从事控制工程应用和研究的科技人员的参考书。

本书是2002年出版的同名教材的第2版。此次改版在总结近年来教学实践经验的基础之上，根据技术的发展增删了部分内容，文字表达更加通俗，结构更加紧凑。较全面系统地阐述了经典控制理论的基本概念、基本理论和分析方法。全书共分为7章和2个附录。主要内容包括：自动控制的基本概念、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹法、控制系统的频域分析、控制系统的校正、采样控制系统分析基础。在每章后面分别介绍了应用MATLAB对控制系统进行分析和设计的内容。同时，各章均附有内容小结和一定数量的例题与习题。 本书可作为高等学校自动化专业及其相关专业的本科生的教材，还可作为从事控制工程应用和研究的科技人员的参考书。