自动控制原理

第1章 绪 论 1.1 引言 1.2 自动控制系统的基本结构 1.2.1 开环控制系统 1.2.2 闭环控制景统一 1.3 自动控制系统的分类 1.3.1 按系统输入信号的变化规律分类 1.3.2 按系统的响应特性分类 1.4 控制系统性能的基本要求和典型输入信号 1.4.1 控制系统性能的基本要求的提法 1.4.2 典型输入信号 1.5 基于MATLAB的控制系统分析与设计 本章小结 习题第2章 控制系统的数学模型

第1章 绪 论 1.1 引言 1.2 自动控制系统的基本结构 1.2.1 开环控制系统 1.2.2 闭环控制景统一 1.3 自动控制系统的分类 1.3.1 按系统输入信号的变化规律分类 1.3.2 按系统的响应特性分类 1.4 控制系统性能的基本要求和典型输入信号 1.4.1 控制系统性能的基本要求的提法 1.4.2 典型输入信号 1.5 基于MATLAB的控制系统分析与设计 本章小结 习题第2章 控制系统的数学模型 2.1 控制系统微分方程的建立 2.1.1 列写系统或元件微分方程的一般方法 2.1.2 非线性数学模型的线性化 2.2 控制系统的传递函数 2.2.1 传递函数的概念 2.2.2 传递函数的表达式和性质 2.2.3 传递函数的求法 2.2.4 典型环节的传递函数 2.3 控制系统的传递函数方框图与信号流图 2.3.1 传递函数方框图的建立 2.3.2 方框图的等效变换规则 2.3.3 典型闭环系统方框图及其传递函数 2.3.4 信号流图与梅逊公式 2.4 数学模型的实验测定法 2.5 MATLAB在求解线性微分方程及系统方框图化简中的应用 2.5.1 MATLAB在求解线性微分方程中的应用 2.5.2 MATLAB在系统方框图化简中的应用 本章小结 习题第3章 线性定常系统的时域分析 3.1 时域分析的性能指标 3.1.1 典型输入信号作用下系统的时域响应 3.1.2 时域响应的性能指标 3.2 一阶系统的时域分析 3.2.1 数学模型 3.2.2 单位阶跃响应 3.2.3 时间常数T的求法 3.2.4 减小时间常数的措施 3.3 二阶系统的时域分析 3.3.1 典型的数学模型 3.3.2 单位阶跃响应 3.3.3 欠阻尼响应的性能指标 3.3.4 实际二阶系统 3.3.5 改善欠阻尼响应性能指标的措施 3.4 稳定性分析 3.4.1 稳定的概念和稳定的条件 3.4.2 劳斯判据 3.5 稳态性能分析 3.5.1 误差与稳态误差 3.5.2 给定输入下的稳态误差 3.5.3 扰动稳态误差 3.5.4 用动态误差系数表示系统的稳态误差 3.5.5 降低稳态误差的措施 3.6 MATLAB在系统时域分析中的应用 3.6.1 MATLAB在分析系统稳定性中的应用 3.6.2 MATLAB在系统的动态特性分析中的应用 3.6.3 系统单位阶跃响应的求法 本章小结 习题第4章 根轨迹法 4.1 根轨迹的概念与根轨迹方程 4.1.1 根轨迹 4.1.2 根轨迹方程 4.2 绘制根轨迹的基本规则及根轨迹的绘制 4.2.1 绘制根轨迹的基本规则 4.2.2 根轨迹的绘制 4.3 广义根轨迹 4.3.1 参数根轨迹 4.3.2 多回路的根轨迹 4.3.3 正反馈回路的根轨迹 4.3.4 迟后系统的根轨迹 4.4 利用根轨迹分析系统的性能 4.4.1 主导极点的概念 4.4.2 增加开环零点对根轨迹的影响 4.4.3 根轨迹增益的确定及系统性能的分析 4.5 利用MATLAB绘制根轨迹图 4.5.1 常规根轨迹的绘制 4.5.2 零度根轨迹的绘制 本章小结 习题第5章 频域分析法 5.1 频率特性 5.1.1 频率特性的概念 5.1.2 频率特性与传递函数的关系 5.1.3 频率特性图示方法 5.2 典型环节的频率特性 5.3 系统的开环频率特性 5.3.1 开环幅相频率特性（极坐标图） 5.3.2 开环对数频率特性（Bode图） 5.3.3 开环对数幅相频率特性（Nichols图） 5.4 Nyquist稳定判据 5.4.1 数学基础 5.4.2 Nyquist稳定判据 5.4.3 Nyquist稳定判据在Bode图上的应用 5.5 系统的相对稳定性 5.6 系统的闭环频率特性 5.7 系统频域指标与时域指标的关系 5.8 频率特性的实验测定法 5.9 MATLAB在频域分析中的应用 5.9.1 应用MATLAB绘制Bode图 5.9.2 应用MATLAB绘制Nyquist图 本章小结 习题第6章 控制系统的综合与校正 6.1 系统校正与综合概述 6.1.1 控制系统设计的步骤 6.1.2 性能指标 6.1.3 校正方式 6.1.4 校正方法 6.2 基本控制规律简介 6.3 常用校正装置及其特性 6.3.1 无源校正装置 6.3.2 有源校正装置 6.4 串联校正装置的频域设计 6.4.1 串联超前校正装置 6.4.2 串联滞后校正装置 6.4.3 串联滞后—超前校正 6.5 反馈校正 6.6 根轨迹法在系统校正中的应用 6.6.1 超前校正 6.6.2 串联滞后校正 6.7 MATLAB在系统校正中的应用 本章小结 习题第7章 非线性控制系统分析 7.1 非线性系统的基本概念 7.2 常见非线性特性及其对系统运动的影响 7.2.1 饱和特性 7.2.2 死区特性 7.2.3 间隙特性 7.2.4 继电特性 7.2.5 非线性系统的分析方法 7.3 相平面法 7.3.1 相轨迹及其绘制方法 7.3.2 非线性系统的相平面分析 7.4 描述函数法 7.4.1 描述函数的概念 7.4.2 典型非线性特性的描述函数 7.4.3 用描述函数分析非线性系统 本章小结 习题第8章 线性离散系统 8.1 概述 8.1.1 离散控制系统的组成 8.1.2 离散控制系统的特点 8.2 信号的采样与采样定理 8.2.1 采样过程 8.2.2 采样定理 8.2.3 采样周期的选取 8.3 信号恢复 8.4 Z变换 8.4.1 Z变换的定义 8.4.2 Z变换的求法 8.4.3 Z变换的性质 8.4.4 Z反变换 8.5 离散系统的数学模型 8.5.1 离散系统的线性差分方程 8.5.2 脉冲传递函数 8.6 离散控制系统分析 8.6.1 线性离散控制系统的稳定性分析 8.6.2 线性离散控制系统的动态性能分析 8.6.3 线性离散控制系统的稳态性能分析 8.6.4 MATLAB在离散系统中的应用 本章小结 习题附录 常用数学工具 附1 拉普拉斯变换 附2 Z变换参考文献.

本书系统地介绍了自动控制原理的基本理论及其应用。第1章深入浅出地介绍了自动控制原理的基本概念、基本分类及自动控制理论的发展历史。第2章以机械、电气系统等实际对象为例，介绍控制系统的数学建模方法。第3章到第6章针对线性定常控制系统，介绍时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及控制系统的校正与设计方法。其中第3章讨论二阶系统的时域响应和相应的性能指标，以及用于稳定性分析的劳斯判据；第4章介绍根轨迹的原理、作图方法和基于根轨迹的系统分析；第5章介绍控制系统分析的频域方法，讨论基于奈奎斯特图和基于对数坐标的频率特性图的绘制及其在系统性能分析和稳定性分析中的应用；第6章针对单输入单输出线性定常系统，介绍基于根轨迹和频域方法的控制系统校正和设计方法。第7章主要讨论描述函数法、相平面法等常用的非线性系统分析方法。第8章介绍线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性、稳态误差以及动态性能分析方法等。 本书可用作高等学校电气信息类各专业《自动控制原理》课程的教材，也可作为有关工程技术人员参考使用。

本书系统地介绍了自动控制原理的基本理论及其应用。第1章深入浅出地介绍了自动控制原理的基本概念、基本分类及自动控制理论的发展历史。第2章以机械、电气系统等实际对象为例，介绍控制系统的数学建模方法。第3章到第6章针对线性定常控制系统，介绍时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及控制系统的校正与设计方法。其中第3章讨论二阶系统的时域响应和相应的性能指标，以及用于稳定性分析的劳斯判据；第4章介绍根轨迹的原理、作图方法和基于根轨迹的系统分析；第5章介绍控制系统分析的频域方法，讨论基于奈奎斯特图和基于对数坐标的频率特性图的绘制及其在系统性能分析和稳定性分析中的应用；第6章针对单输入单输出线性定常系统，介绍基于根轨迹和频域方法的控制系统校正和设计方法。第7章主要讨论描述函数法、相平面法等常用的非线性系统分析方法。第8章介绍线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性、稳态误差以及动态性能分析方法等。 本书可用作高等学校电气信息类各专业《自动控制原理》课程的教材，也可作为有关工程技术人员参考使用。