本書是根據(jù)高等學(xué)校自動化類專業(yè)對“自動控制原理”課程的要求編寫的。本書共分8章,內(nèi)容有自動控制原理的基本概念,控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,系統(tǒng)的時域分析,根軌跡法,頻率特性法,控制系統(tǒng)的校正,非線性控制系統(tǒng),線性離散系統(tǒng)以及MATLAB在控制中的應(yīng)用，每章都有適當(dāng)?shù)睦}和習(xí)題。本書力求結(jié)合專業(yè)特點,并兼顧相近專業(yè)的要求。
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內(nèi)容提要
版權(quán)頁
第二版前言
目錄頁
1 緒論
1.1 控制理論的發(fā)展
1.2 自動控制和自動控制系統(tǒng)
1.3 自動控制系統(tǒng)的方框圖
1.4 自動控制系統(tǒng)的分類
1.4.1 按系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)分類
1.4.2 按給定值分類
1.4.3 按系統(tǒng)的特性分類
1.4.4 按系統(tǒng)信號的形式分類
1.4.5 按系統(tǒng)變量的多少分類
1.5 自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)
小結(jié)
習(xí)題
2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 傳遞函數(shù)
2.1.1 傳遞函數(shù)的概念和定義
2.1.2 傳遞函數(shù)的特點
2.1.3 傳遞函數(shù)的求法
2.2 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
2.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖
2.3.1 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的概念
2.3.2 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立
2.4 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2.4.1 結(jié)構(gòu)圖的等效變換法則
2.4.2 結(jié)構(gòu)圖等效變換舉例
2.5 工業(yè)控制系統(tǒng)及工業(yè)控制器分類
2.5.1 工業(yè)控制系統(tǒng)
2.5.2 雙位或開-關(guān)控制作用
2.5.3 比例（P）控制作用
2.5.4 積分（I）控制作用
2.5.5 比例-積分（PI）控制作用
2.5.6 比例-微分（PD）控制作用
2.5.7 比例-積分-微分（PID）控制作用
2.6 反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.6.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)
2.6.2 給定輸入信號作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.6.3 擾動信號作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)
2.6.4 系統(tǒng)的總輸出
2.6.5 閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)
2.6.6 多輸入-多輸出系統(tǒng)的傳遞矩陣
2.7 信號流圖與梅遜公式
2.7.1 信號流圖的組成
2.7.2 信號流圖的繪制
2.7.3 信號流圖的等效變換
2.7.4 梅遜（S.J.Mason）增益公式
小結(jié)
習(xí)題
3 時域分析法
3.1 系統(tǒng)典型化和性能指標(biāo)
3.2 一階系統(tǒng)的時域分析
3.2.1 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.2.2 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
3.2.3 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
3.2.4 一階系統(tǒng)的時間常數(shù)
3.3 二階系統(tǒng)的時域分析
3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
3.3.3 欠阻尼二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)的估算
3.3.4 欠阻尼二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
3.3.5 改善欠阻尼二階系統(tǒng)性能的措施
3.4 高階系統(tǒng)分析
3.5 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性及穩(wěn)定判據(jù)
3.5.1 穩(wěn)定的概念和定義
3.5.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.5.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
3.5.4 結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定系統(tǒng)
3.6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.1 誤差和穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.2 給定輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差
3.6.3 干擾n（t）作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系
3.6.4 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法
3.7 PID控制作用對控制質(zhì)量的影響
3.7.1 系統(tǒng)的比例控制與比例-積分控制
3.7.2 系統(tǒng)的比例-微分控制
3.7.3 PID控制器
3.8 用MATLAB和Simulin5進行瞬態(tài)響應(yīng)分析
小結(jié)
習(xí)題
4 根軌跡分析法
4.1 根軌跡的概念
4.1.1 根軌跡法
4.1.2 根軌跡的特點
4.2 繪制根軌跡的依據(jù)
4.2.1 系統(tǒng)閉環(huán)零點、極點與開環(huán)零點、極點的關(guān)系
4.2.2 根軌跡方程
4.3 繪制根軌跡的基本法則
4.3.1 根軌跡的起始點、終止點及分支數(shù)
4.3.2 根軌跡的對稱性
4.3.3 實軸上的根軌跡
4.3.4 根軌跡的漸近線
4.3.5 決定根軌跡的分離點的法則
4.3.6 根軌跡的起始角與終止角
4.3.7 重極點的相角分離角（會合角）
4.3.8 根軌跡與虛軸的交點
4.3.9 決定閉環(huán)特征根和的法則
4.4 參數(shù)根軌跡和多回路系統(tǒng)根軌跡
4.4.1 參數(shù)根軌跡定義
4.4.2 參數(shù)根軌跡的繪制
4.4.3 多回路反饋系統(tǒng)的根軌跡
4.5 正反饋回路的根軌跡
4.6 遲后系統(tǒng)的根軌跡
4.7 根軌跡法在工程中的應(yīng)用
4.8 MATLAB在根軌跡法中的應(yīng)用
小結(jié)
習(xí)題
5 頻域分析法
5.1 頻率特性
5.1.1 頻率特性的概念
5.1.2 頻率特性的圖示方法
5.2 頻率特性的極坐標(biāo)圖
5.2.1 典型環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標(biāo)圖
5.2.2 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖
5.3 頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖
5.3.1 典型環(huán)節(jié)頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖伯德（Bode）圖
5.3.2 開環(huán)對數(shù)頻率特性的繪制
5.3.3 小相位系統(tǒng)與非小相位系統(tǒng)
5.3.4 由頻率特性確定相應(yīng)的傳遞函數(shù)
5.3.5 對數(shù)幅-相圖
5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.1 特征函數(shù)F（s）＝1+G（s）H（s）
5.4.2 幅角原理（幾何解釋）
5.4.3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
5.4.4 對數(shù)頻率特性上的奈奎斯特判據(jù)
5.4.5 用奈奎斯特判據(jù)判斷延遲系統(tǒng)穩(wěn)定性
5.5 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
5.5.1 相角裕量
5.5.2 幅值裕量（增益裕量）
5.6 開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)時域指標(biāo)的關(guān)系
5.6.1 低頻段伯德圖與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的關(guān)系
5.6.2 中頻段系統(tǒng)瞬態(tài)性能的集中反映
5.6.3 高頻段抗高頻干擾能力的體現(xiàn)
5.7 閉環(huán)頻率特性分析
5.7.1 閉環(huán)頻率特性與系統(tǒng)時域響應(yīng)的關(guān)系
5.7.2 閉環(huán)頻率特性的求取
5.8 用MATLAB進行系統(tǒng)頻域分析
小結(jié)
習(xí)題
6 控制系統(tǒng)的綜合與校正
6.1 概述
6.1.1 性能指標(biāo)
6.1.2 系統(tǒng)的校正
6.1.3 多變量復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計
6.2 幾種控制規(guī)律簡介
6.2.1 P控制（比例控制）規(guī)律
6.2.2 PD控制（比例-微分）規(guī)律
6.2.3 PI控制（比例-積分）規(guī)律
6.2.4 PID控制（比例-積分-微分）規(guī)律
6.3 串聯(lián)超前校正參數(shù)的確定
6.3.1 串聯(lián)超前校正裝置的特性
6.3.2 串聯(lián)超前校正
6.4 滯后校正裝置參數(shù)的確定
6.4.1 串聯(lián)滯后校正裝置的特性
6.4.2 串聯(lián)滯后校正
6.5 串聯(lián)滯后-超前校正參數(shù)的確定
6.5.1 用頻率法設(shè)計滯后-超前校正裝置
6.5.2 應(yīng)用根軌跡法設(shè)計滯后-超前校正網(wǎng)絡(luò)
6.6 按期望特性進行串聯(lián)校正
6.7 反饋校正及其參數(shù)的確定
6.7.1 反饋校正的原理
6.7.2 反饋校正舉例
6.8 復(fù)合控制的校正
6.8.1 復(fù)合控制的概念
6.8.2 按擾動補償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)
6.8.3 按輸入補償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)
6.9 純遲延時間的補償和校正
6.10 基于SISO平臺的控制系統(tǒng)設(shè)計
小結(jié)
習(xí)題
7 非線性控制系統(tǒng)
7.1 概述
7.1.1 非線性控制系統(tǒng)
7.1.2 典型非線性特性
7.1.3 非線性控制系統(tǒng)的特點
7.1.4 非線性系統(tǒng)的分析研究方法
7.2 相平面法的基本概念
7.2.1 相平面圖
7.2.2 相點沿相軌跡的運動方向
7.2.3 相圖中的奇點和普通點
7.2.4 相圖中的極限環(huán)
7.2.5 相圖中的時間信息
7.3 相平面圖的繪制
7.3.1 相圖的對稱性
7.3.2 繪制相圖的解析法
7.3.3 概略相圖的繪制方法
7.4 非線性系統(tǒng)的相平面分析
7.4.1 具有理想繼電特性的非線性系統(tǒng)分析
7.4.2 死區(qū)、滯環(huán)繼電控制系統(tǒng)分析
7.4.3 非線性增益控制系統(tǒng)分析
7.5 描述函數(shù)法的基本思想及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的典型化
7.5.1 描述函數(shù)法的基本思想
7.5.2 非線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的典型化
7.6 典型非線性特性的描述函數(shù)
7.6.1 飽和特性
7.6.2 間隙特性
7.6.3 繼電特性
7.7 用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)
7.8 非線性系統(tǒng)的校正及非線性特性的利用
7.8.1 非線性系統(tǒng)的校正
7.8.2 非線性特性的利用
7.9 非線性系統(tǒng)的仿真分析
小結(jié)
習(xí)題
8 線性離散系統(tǒng)
8.1 概述
8.1.1 離散控制系統(tǒng)的特點
8.1.2 采樣開關(guān)的工作方式
8.1.3 離散控制系統(tǒng)的優(yōu)點
8.2 信號采樣與恢復(fù)
8.2.1 采樣過程及離散信號的數(shù)學(xué)描述
8.2.2 采樣定理
8.2.3 采樣周期的選擇
8.2.4 信號恢復(fù)與零階保持器
8.3 Z變換與Z反變換
8.3.1 Z變換的定義
8.3.2 Z變換求法
8.3.3 Z變換的基本定理
8.3.4 Z反變換
8.3.5 用Z變換法解差分方程
8.4 脈沖傳遞函數(shù)
8.4.1 脈沖傳遞函數(shù)定義
8.4.2 開環(huán)系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的脈沖傳遞函數(shù)
8.4.3 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
8.4.4 應(yīng)用Z變換法分析系統(tǒng)的條件
8.5 線性離散系統(tǒng)的性能分析
8.5.1 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性
8.5.2 線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
8.5.3 離散系統(tǒng)的動態(tài)性能
8.6 離散控制系統(tǒng)的數(shù)字校正
8.6.1 用根軌跡法綜合數(shù)字校正裝置
8.6.2 少拍離散控制系統(tǒng)的設(shè)計
8.6.3 數(shù)字PID控制器
8.7 MATLAB在離散控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用
小結(jié)
習(xí)題
附錄
附錄1 常用函數(shù)拉普拉斯變換和Z變換對照表
附錄2 常用拉普拉斯變換的性質(zhì)和定理表
參考文獻
書單推薦
