《自動控制原理（含光盤）》是一部突破傳統(tǒng)的新型立體化教材。在總結(jié)教學(xué)實踐和改革經(jīng)驗并借鑒國內(nèi)外同類優(yōu)秀教材的基礎(chǔ)上，將紙質(zhì)教材與電子輔助教材高度融合為一體，密切配合、深入互動，較全面系統(tǒng)地闡述自動控制的基本分析和研究方法。《自動控制原理（含光盤）》共分8章，主要內(nèi)容有：自動控制概述、線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時域響應(yīng)分析、根軌跡分析、頻率特性分析、控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正、非線性控制系統(tǒng)分析、離散控制系統(tǒng)等。書中強化了工程案例、MATLAB仿真、知識點動畫演示等內(nèi)容，突出了"工科"與"應(yīng)用"。為便于自學(xué)，各章均附有內(nèi)容小結(jié)和豐富的例題與習(xí)題。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 控制理論的發(fā)展歷程 1
1.1.2 自動控制系統(tǒng)的組成及術(shù)語 9
1.2 自動控制舉例 4
1.2.1 溫度控制 4
1.2.2 液位控制 5
1.2.3 速度控制 6
1.2.4 隨動控制 6
1.3 自動控制的基本方式 8
1.3.1 開環(huán)控制 8
1.3.2 閉環(huán)控制 8
1.3.3 復(fù)合控制 9
1.4 控制系統(tǒng)的分類 9
1.4.1 按系統(tǒng)輸入信號的變化規(guī)律不同來分 9
1.4.2 按系統(tǒng)傳輸信號的性質(zhì)來分 10
1.4.3 按描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不同來分 10
1.4.4 其他分類方法 11
1.5 對控制系統(tǒng)的基本要求 11
1.6 例題精解 13
1.7 工程應(yīng)用實例 15
本章小結(jié) 16
習(xí)題 16
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 19
2.1 引言 19
2.1.1 數(shù)學(xué)模型的特點 19
2.1.2 數(shù)學(xué)模型的類型 20
2.1.3 建模途徑與原則 21
2.2 控制系統(tǒng)的微分方程 21
2.2.1 建立微分方程模型的一般步驟 21
2.2.2 建模舉例 22
2.2.3 菲線性系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）的線性化 25
2.3 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 28
2.3.1 傳遞函數(shù)的概念 28
2.3.2 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù) 30
2.3.3 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 34
2.3.4 傳遞函數(shù)的標(biāo)準形式 37
2.3.5 傳遞函數(shù)的零點和極點對輸出的影響 38
2.4 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 38
2.4.1 結(jié)構(gòu)圖的概念 38
2.4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的建立 39
2.4.3 結(jié)構(gòu)圖的等效變換 41
2.5 信號流圖與梅森公式 46
2.5.1 信號流圖巾的術(shù)語 46
2.5.2 信號流圖的繪制 47
2.5.3 梅森公式 48
2.6 應(yīng)用MATLAB進行模型處理 50
2.6.1 拉氏變換與反變換 50
2.6.2 傳遞函數(shù) 51
2.7 例題精解 54
2.8 工程應(yīng)用實例 59
本章小結(jié) 59
習(xí)題 59
第3章 線性系統(tǒng)的時域分析 63
3.1 引言 63
3.1.1 典型信號 64
3.1.2 性能指標(biāo) 65
3.2 一階系統(tǒng)的分析和計算 66
3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 66
3.2.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 67
3.2.3 單位斜坡響應(yīng) 68
3.2.4 單位脈沖響應(yīng) 69
3.3 二階系統(tǒng)的分析和計算 69
3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 69
3.3.2 卑位階躍響應(yīng) 70
3.3.3 二階系統(tǒng)性能指標(biāo)分析 73
3.3.4 單位脈沖響應(yīng) 75
3.4 改善二階系統(tǒng)性能的措施 76
3.4.1 二階系統(tǒng)的比例微分控制 76
3.4.2 二階系統(tǒng)的速度反饋控制 78
3.4.3 比例微分控制與速度反饋控制的比較 79
3.4.4 控制系統(tǒng)的基本控制律——比例積分微分控制 79
3.5 高階系統(tǒng)的時間響應(yīng) 81
3.5.1 高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 81
3.5.2 高階系統(tǒng)性能估計 82
3.6 用MATLAB進行動態(tài)響應(yīng)分析 84
3.6.1 繪制響應(yīng)曲線 84
3.6.2 階躍響應(yīng)性能分析 85
3.6.3 應(yīng)用Simulink進行仿真 86
3.7 穩(wěn)定性分析 87
3.7.1 穩(wěn)定性的概念和定義 87
3.7.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 88
3.7.3 勞斯赫爾維茨判據(jù) 89
3.8 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計算 92
3.8.1 穩(wěn)態(tài)誤差的定義 92
3.8.2 參考輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 94
3.8.3 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 96
3.8.4 動態(tài)誤差系數(shù) 98
3.9 例題精解 99
3.10 工程應(yīng)用實例 107
本章小結(jié) 107
習(xí)題 107
第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法 112
4.1 根軌跡的基本概念 112
4.1.1 閉環(huán)零、極點與開環(huán)零、極點之間的關(guān)系 112
4.1.2 根軌跡的基本概念 113
4.2 根軌跡方程 114
4.3 根軌跡繪制的基本規(guī)則 115
4.3.1 180°根軌跡繪制的基本規(guī)則 116
4.3.2 零度根軌跡的繪制規(guī)則 123
4.4 典型反饋系統(tǒng)的根軌跡分析 125
4.4.1 反饋系統(tǒng)的根軌跡分析舉例 125
4.4.2 典型的根軌跡圖 128
4.4.3 非最小相位系統(tǒng)的根軌跡 129
4.4.4 參數(shù)根軌跡 130
4.5 用MATLAB繪制系統(tǒng)的根軌跡 132
4.5.1 命令介紹 132
4.5.2 繪圖示例 133
4.6 例題精解 135
4.7 工程應(yīng)用實例 140
本章小結(jié) 140
習(xí)題 140
第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析法 144
5.1 頻率特性的基本概念 144
5.1.1 頻率特性的定義 144
5.1.2 頻率特性的幾何表示法 145
5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性 146
5.2.1 比例環(huán)節(jié) 146
5.2.2 積分環(huán)節(jié) 147
5.2.3 微分環(huán)節(jié) 148
5.2.4 慣性環(huán)節(jié) 149
5.2.5 階微分環(huán)節(jié) 150
5.2.6 振蕩環(huán)節(jié) 150
5.2.7 二階微分環(huán)節(jié) 153
5.2.8 延遲環(huán)節(jié) 153
5.3 控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性 153
5.3.1 開環(huán)Nyquist圖 154
5.3.2 開環(huán)Bode圖 155
5.3.3 最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng) 157
5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 159
5.4.1 輔助函數(shù)F(s) 159
5.4.2 幅角原理 160
5.4.3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù) 161
5.4.4 對數(shù)頻率特性穩(wěn)定判據(jù) 163
5.5 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度 165
5.6 閉環(huán)頻率特性 167
5.7 頻率特性分析 167
5.7.1 用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能 168
5.7.2 開環(huán)頻域性能指標(biāo)與時域指標(biāo)的關(guān)系 169
5.7.3 開環(huán)頻域指標(biāo)與閉環(huán)頻域指標(biāo)的關(guān)系 171
5.8 MATLAB頻率特性分析 172
5.8.1 Bode圖 172
5.8.2 Nyquist圖 174
5.8.3 Nichols圖 176
5.9 例題精解 177
5.10 工程應(yīng)用實例 180
本章小結(jié) 180
習(xí)題 181
第6章 控制系統(tǒng)綜合與設(shè)計 184
6.1 引言 184
6.1.1 性能指標(biāo) 184
6.1.2 控制系統(tǒng)校正的基本方法 184
6.2 校正方案 185
6.2.1 校正方式 185
6.2.2 校正裝置 185
6.2.3 校正方案 187
6.3 根軌跡法校正 187
6.3.1 基于根軌跡法的超前校正 187
6.3.2 基于根軌跡法的滯后校正 189
6.3.3 基于根軌跡法的滯后超前校正 190
6.4 頻率響應(yīng)法校正 191
6.4.1 應(yīng)用伯德圖設(shè)計的思路 191
6.4.2 頻率響應(yīng)超前校正 192
6.4.3 頻率響應(yīng)滯后校正 197
6.4.4 頻率響應(yīng)滯后超前校正 200
6.5 反饋校正 203
6.6 例題精解 204
6.7 工程應(yīng)用實例 209
本章小結(jié) 209
習(xí)題 210
第7章 非線性控制系統(tǒng) 212
7.1 引言 212
7.1.1 非線性控制系統(tǒng)的特點 212
7.1.2 典型非線性特性 213
7.2 描述函數(shù)法 215
7.2.1 描述函數(shù)的含義 215
7.2.2 典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù) 216
7.2.3 典型非線性環(huán)節(jié)組合時的描述函數(shù) 221
7.3 非線性控制系統(tǒng)描述函數(shù)分析 223
7.3.1 非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性 223
7.3.2 自持振蕩分析 224
7.4 相平面法 227
7.4.1 相平面的基本概念 227
7.4.2 柏平面的特點 228
7.4.3 線性系統(tǒng)相軌跡 229
7.4.4 相軌跡繪制 232
7.5 非線性系統(tǒng)相平面分析 234
7.5.1 奇點與極限環(huán) 234
7.5.2 相平面法分析非線性系統(tǒng) 237
7.6 例題精解 241
7.7 工程應(yīng)用實例 245
本章小結(jié) 245
習(xí)題 245
第8章 離散控制系統(tǒng) 249
8.1 離散系統(tǒng)的基本概念 249
8.1.1 采樣控制系統(tǒng) 249
8.1.2 數(shù)字控制系統(tǒng) 251
8.1.3 離散控制系統(tǒng)的特點 252
8.2 信號的采樣與保持 253
8.2.1 采樣過程 253
8.2.2 采樣過程的數(shù)學(xué)描述 254
8.2.3 采樣定理 256
8.2.4 信號保持 257
8.3 Z變換 260
8.3.1 Z變換的定義 260
8.3.2 Z變換的方法 260
8.3.3 Z變換的性質(zhì) 263
8.3.4 Z反變換 263
8.4 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 264
8.4.1 差分方程 265
8.4.2 脈沖傳遞函數(shù) 266
8.5 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差 272
8.5.1 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性 279
8.5.2 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 276
8.6 離散系統(tǒng)的動態(tài)性能分析 278
8.7 離散系統(tǒng)的數(shù)字校正 280
8.8 MATLAB離散控制系統(tǒng)分析 281
8.8.1 Z變換和Z反變換 281
8.8.2 連續(xù)系統(tǒng)的離散化 281
8.8.3 采樣系統(tǒng)的響應(yīng) 282
8.9 例題精解 283
8.10 工程應(yīng)用實例 286
本章小結(jié) 286
習(xí)題 287
習(xí)題參考答案 290
參考文獻 300
光盤與紙質(zhì)教材關(guān)聯(lián)索引 301
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