自動控制原理（簡體書）

本書是為適應人才培養的*新需求，為自動化、電氣工程及其自動化，以及其他相關專業本科生編寫的教材。本書以加強基礎、突出解決工程問題的思維方法，同時又以避繁就簡、深入淺出為原則，系統地介紹了自動控制的基本原理、典型方法及應用實例。主要內容包括控制系統在時間域、複數域和頻率域的數學模型，線性系統的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法，線性系統的經典校正方法以及非線性系統的描述函數與相平面分析方法。本書部分章節有機地融合了MATLAB的應用，便於讀者利用MATLAB軟件對控制系統進行計算和仿真分析，以加深對概念和方法的理解。
本書可作為高等院校自動化類、電氣類與能源類等相關專業的教材，也可供相關工程技術人員參考和作為報考自動化類專業研究生的複習資料。
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本書是為適應人才培養的最新需求，為自動化、電氣工程及其自動化，以及其他相關專業本科生編寫的教材。

前言
第1章緒論
1.1自動控制系統的基本概念
1.2自動控制系統的工作原理
1.2.1開環控制系統
1.2.2閉環控制系統
1.2.3複合控制系統
1.3控制系統舉例
1.3.1速度控制系統
1.3.2電熱爐溫度計算機控制系統
1.3.3汽車自動駕駛系統
1.3.4業務系統
1.4自動控制系統的分類
1.5對控制系統的基本要求與典型輸入
信號
1.5.1對自動控制系統的基本要求
1.5.2典型輸入信號
1.6自動控制理論的發展簡史
1.7本書的主要內容及結構體系
本章小結
習題
第2章控制系統的數學模型
2.1數學基礎―拉普拉斯變換及其應用
2.1.1拉普拉斯變換的定義
2.1.2拉普拉斯變換的積分下限
2.1.3幾個常用函數的拉普拉斯變換
2.1.4拉普拉斯變換的幾個重要定理
2.1.5拉普拉斯反變換
2.1.6用拉普拉斯變換求解微分方程
2.2控制系統微分方程的建立
2.2.1建立控制系統微分方程的一般
方法
2.2.2線性系統的基本特性
2.2.3非線性數學模型的線性化
2.3傳遞函數
2.3.1傳遞函數的定義和主要性質
2.3.2基本環節及其傳遞函數
2.4控制系統的框圖及其等效變換
2.4.1控制系統框圖的組成
2.4.2系統框圖的等效變換和化簡
2.5信號流圖
2.5.1信號流圖的組成與性質
2.5.2用梅森增益公式求系統的傳遞
函數
2.5.3閉環系統的傳遞函數
本章小結
習題
第3章線性系統的時域分析法
3.1線性系統的時域性能指標
3.1.1典型輸入信號
3.1.2時域性能指標
3.2一階系統的時域分析
3.2.1一階系統的數學模型
3.2.2一階系統的單位階躍響應
3.2.3一階系統的單位脈衝響應
3.2.4一階系統的單位速度響應
3.2.5一階系統的單位加速度響應
3.3二階系統的時域響應分析
3.3.1二階系統的數學模型
3.3.2二階系統的單位階躍響應
3.3.3欠阻尼二階系統的瞬態響應
指標分析
3.3.4二階系統性能的改善
3.4高階系統的時域分析
3.4.1三階系統的單位階躍響應
3.4.2高階系統的單位階躍響應
3.5線性系統的穩定性分析
3.5.1穩定性的基本概念
3.5.2線性系統穩定的充分必要條件
3.5.3代數穩定性判據
3.6控制系統的穩態誤差
3.6.1誤差的定義
3.6.2給定輸入信號下的穩態誤差
3.6.3系統的類型
3.6.4不同輸入信號下的穩態誤差
3.6.5擾動信號下的穩態誤差
本章小結
習題
第4章線性系統的根軌跡法
4.1根軌跡的基本概念
4.1.1根軌跡的概念
4.1.2根軌跡方程及輻角、幅值條件
4.2繪製根軌跡的基本規則
4.3廣義根軌跡
4.3.1參數根軌跡
4.3.2零度根軌跡
4.4控制系統的根軌跡分析
4.4.1利用閉環主導極點估算系統的
性能
4.4.2閉環偶極子對根軌跡的影響
4.4.3附加開環零點、極點的作用
4.4.4附加開環偶極子對根軌跡的
影響
4.5基於根軌跡法的PID控制器設計
4.5.1PID控制器的基本結構
4.5.2P（比例）控制
4.5.3PD（比例微分）控制
4.5.4PI（比例積分）控制
4.5.5PID（比例積分微分）控制
本章小結
習題
第5章線性系統的頻率響應法
5.1頻率特性
5.1.1頻率特性的基本概念
5.1.2頻率特性的圖形化表示
5.2典型環節的頻率特性
5.3典型環節的對數頻率特性
5.4系統開環頻率特性的繪製
5.4.1最小相位系統與非最小相位
系統
5.4.2系統開環幅相特性的繪製
5.4.3系統開環對數頻率特性的繪製
5.4.4由頻域實驗確定系統傳遞函數
5.5基於頻率特性的穩定性判據
5.5.1奈奎斯特穩定判據的數學基礎
5.5.2奈奎斯特穩定判據
5.5.3奈奎斯特穩定判據的應用
5.6穩定裕度
5.7頻域指標與時域性能指標的關係
5.7.1閉環頻率特性與時域指標的
關係
5.7.2開環頻率特性與時域指標的
關係
本章小結
習題
第6章線性系統的校正
6.1系統的設計與校正問題
6.2串聯校正
6.2.1串聯超前校正
6.2.2串聯滯後校正
6.2.3串聯滯後―超前校正
6.3局部反饋校正與前饋補償
6.3.1局部反饋校正
6.3.2前饋補償
6.4PID控制器的頻域分析
6.4.1PD控制器
6.4.2PI控制器
6.4.3PID控制器
本章小結
習題
第7章非線性系統分析
7.1控制系統中的典型非線性特性
7.1.1典型非線性特性
7.1.2非線性系統的特點
7.2描述函數法
7.2.1描述函數的概念
7.2.2典型非線性特性的描述函數
7.2.3非線性系統的描述函數分析法
7.3相平面法
7.3.1相平面的基本概念
7.3.2奇點和極限環
7.3.3相軌跡的繪製
7.4非線性系統的相平面分析法
7.5MATLAB在非線性控制系統中的
應用
本章小結
習題
參考文獻