高等院校精品课程系列教材：自动控制原理

前言

第一篇控制基础篇

第1章自动控制系统的一般概念

1.1引言

1.2自动控制与自动控制系统

1.2.1人工控制与自动控制

1.2.2控制系统的方框图表示法

1.2.3开环控制与闭环控制

1.2.4自动控制系统的基本组成

1.3自动控制系统的基本类型

1.3.1恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统

1.3.2线性系统和非线性系统

1.3.3连续系统和离散系统

1.4对自动控制系统的基本要求

1.5本课程的任务及本书概貌

1.5.1课程的任务

1.5.2本书概貌

小结

习题

第2章控制系统的数学模型

2.1引言

2.2系统微分方程的建立

2.2.1线性系统的微分方程

2.2.2非线性微分方程的线性化

2.3线性系统的传递函数

2.3.1传递函数

2.3.2传递函数的性质

2.3.3传递函数的求法

2.3.4典型环节的传递函数

2.4控制系统的动态结构图与信号流图

2.4.1动态结构图的概念

2.4.2动态结构图的绘制

2.4.3动态结构图的等效变换

2.4.4信号流图及梅逊增益公式

2.5闭环控制系统的传递函数

2.5.1闭环控制系统的开环传递函数

2.5.2给定输入信号作用下系统的闭环传递函数

2.5.3干扰信号作用下系统的闭环传递函数

2.5.4闭环控制系统的误差传递函数

2.5.5多输入—多输出系统的传递函数矩阵

2.6MATLAB中数学模型的表示

2.6.1数学模型的MATLAB表示及其转换

2.6.2应用MATLAB指令简化动态结构图

小结

习题

第二篇系统分析篇

第3章控制系统的时域分析

3.1引言

3.1.1典型输入信号

3.1.2控制系统时域响应的性能指标

3.2线性定常系统的稳定性及稳定判据

3.2.1稳定的基本概念

3.2.2线性系统稳定的充分必要条件

3.2.3劳斯稳定判据

3.2.4系统参数对稳定性的影响

3.2.5系统的相对稳定性和稳定裕量

3.2.6结构不稳定系统及其改善

3.3控制系统的稳态误差

3.3.1误差和稳态误差的定义

3.3.2给定输入作用下的稳态误差

3.3.3干扰作用下的稳态误差与系统结构参数的关系

3.3.4改善系统稳态精度的途径

3.4控制系统的动态性能分析

3.4.1一阶系统的时域分析

3.4.2二阶系统的时域分析

3.4.3高阶系统分析

3.5线性系统的基本控制规律——PID控制

3.6用MATLAB对系统进行时域分析

小结

习题

第4章控制系统的根轨迹分析法

4.1引言

4.1.1根轨迹

4.1.2根轨迹与系统性能

4.2根轨迹法的基本概念

4.2.1根轨迹方程

4.2.2系统闭环零点、极点和开环零点、极点的关系

4.2.3相角条件和幅值条件

4.3根轨迹的绘制

4.3.1绘制根轨迹图的基本法则

4.3.2绘制根轨迹图举例

4.4广义根轨迹的绘制

4.4.1参数根轨迹图的绘制

4.4.2零度根轨迹图的绘制

4.5利用根轨迹图分析控制系统性能

4.5.1闭环系统极点、零点的位置与系统性能的关系

4.5.2由根轨迹图确定条件稳定系统的参数取值范围

4.6用MATLAB进行控制系统的根轨迹分析

4.6.1用MATLAB绘制根轨迹图

4.6.2用MATLAB对系统根轨迹进行分析举例

小结

习题

第5章控制系统的频域分析

5.1引言

5.1.1频率特性的基本概念

5.1.2用图形表示频率特性

5.2对数频率特性

5.2.1对数频率特性图

5.2.2典型环节的对数频率特性

5.2.3控制系统开环对数频率特性图的绘制

5.2.4最小相位系统与非最小相位系统

5.2.5由频率特性确定相应的传递函数

5.3频率特性极坐标图

5.3.1极坐标图（幅相频率特性曲线）

5.3.2典型环节的频率特性极坐标图

5.3.3控制系统的开环频率特性极坐标图

5.4奈奎斯特稳定判据

5.4.1奈奎斯特稳定判据的数学基础

5.4.2奈奎斯特稳定判据

5.4.3对数频率特性上的奈奎斯特判据

5.4.4用奈奎斯特判据判断延迟系统稳定性

5.5控制系统的相对稳定性

5.5.1相角裕量与幅值裕量

5.5.2控制系统的相对稳定性分析

5.6控制系统的频域分析

5.6.1典型二阶系统的频域分析

5.6.2高阶系统的频域分析

5.7用MATLAB进行控制系统的频域分析

小结

习题

第三篇系统设计篇

第6章控制系统的校正

6.1引言

6.1.1系统校正的概念

6.1.2系统校正基础

6.2常用校正装置及其特性

6.2.1超前校正装置及其特性

6.2.2滞后校正装置及其特性

6.2.3滞后—超前校正装置及其特性

6.3频域法串联校正

6.3.1串联超前校正

6.3.2串联滞后校正

6.3.3串联滞后—超前校正

6.3.4按期望特性对系统进行串联校正

6.4根轨迹法串联校正

6.4.1串联超前校正

6.4.2串联滞后校正

6.4.3串联滞后.，前校正

6.5工程控制方法—PID控制

6.6反馈校正

6.6.1利用反馈校正改变局部结构和参数

6.6.2利用反馈校正取代局部结构

6.7复合校正

6.7.1按干扰补偿的复合校正

6.7.2按输入补偿的复合校正

小结

习题

第四篇应用篇

第7章控制系统示例

7.1引言

7.2一种电动比例蝶阀控制系统

7.3智能车速度控制系统

7.4锅炉给水控制系统

7.5汽车制动器性能测试的试验台控制系统

附录常用函数的拉普拉斯变换简表及拉普拉斯变换的几个重要定理

参考文献

本书是在编者广泛参考国内外优秀教材内容及体系结构，结合编者的教学经验及研究体会编写而成。

力求内容系统全面、概念清晰完整；重点概念阐明原始问题来源，用实例指明其实质，归纳出相关研究结论，意在培养学生研究思维。

为使读者便于了解相关理论的应用邻域，便于对理论及方法的理解和掌握，书中配有丰富的应用例题和习题。

《高等院校精品课程系列教材:自动控制原理(上册)》由机械工业出版社出版。

《自动化专业本科系列教材·自动控制原理》是由重庆大学出版社出版的。

梁工谦主编的《质量管理学(第2版高等院校精品课程教材)》立足于现代质量管理理论和最新发展，参考国内外质量管理方面的成功经验和方法，系统介绍了质量管理的基本概念、体系、过程方法等。以质量管理的发展阶段和产品质量控制为主线，介绍了统计过程控制的基本理念和原理、讨论了设计质量管理、抽样检验、ISO9000族标准和可靠性工程的相关内容。本书在编写过程中，参考了大量国内外学者的著作和文章，总结提炼了近年来影响比较大的质量领域的案例，并吸收了其他教材中比较典型的案例作为参考。

《自动化专业系列教材：自动控制原理》

• 版次：2

• 商品编码：10219860

• 品牌：墨点

• 包装：平装

• 开本：16开

• 用纸：胶版纸

• 页数：438

• 正文语种：中文

内容简介

本书的内容包括经典控制理论的线性定常系统理论（时域分析法、根轨迹法、频率响应法等），非线性系统理论和线性离散（时间）控制系统理论等。

本书在保持课程内容的系统性和连贯性的基础上，重点突出，篇幅精简。各章均有较丰富的例题和习题，便于读者自学。

本书可作为高等学校工科自动化专业及相近专业的教材，也可供有关专业师生及从事自动化方面工作的工程技术人员参考。

目录

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 自动控制的基本概念

第三节 自动控制系统的组成

第四节 自动控制系统的分类

第五节 自动控制系统的应用实例

第六节 对自动控制系统的基本要求及本课程的研究内容

本章小结

习题

第二章 自动控制系统的数学模型

第一节 控制系统微分方程的编写

第二节 传递函数

第三节 控制系统的结构图及其等效变换

第四节 自动控制系统的传递函数

第五节 信号流图

第六节 脉冲响应函数

本章小结

习题

第三章 自动控制系统的时域分析

第一节 稳定性和代数稳定判据

第二节 典型输入信号和阶跃响应性能指标

第三节 一阶系统的动态性能指标

第四节 二阶系统的动态性能指标

第五节 高阶系统的动态性能

第六节 稳态误差分析

第七节 基本控制规律的分析

第八节 利用MATLAB进行时域分析

本章小结

习题

第四章 根轨迹分析法

第一节 根轨迹的基本概念

第二节 绘制根轨迹的基本法则

第三节 控制系统根轨迹的绘制

第四节 求取闭环系统零、极点的方法

第五节 增加开环零、极点对根轨迹的影响

第六节 控制系统的根轨迹法分析举例

第七节 利用MATLAB绘制根轨迹图

本章小结

习题

第五章 频率特性分析法

第一节 频率特性的基本概念

第二节 频率特性的几种图示方法

第三节 典型环节的频率特性

第四节 系统的开环频率特性

第五节 奈奎斯特稳定判据

第六节 稳定裕度

第七节 利用开环频率特性分析系统的性能

第八节 利用闭环频率特性分析系统的性能

第九节 利用MATLAB绘制频率特性曲线图

本章小结

习题

第六章 自动控制系统的校正

第一节 控制系统校正的基本概念

第二节 常用校正装置及其特性

第三节 自动控制系统的频率法校正

第四节 串联校正装置的根轨迹法设计

第五节 串联校正装置的期望对数频率特性设计法

第六节 并联校正装置的设计

本章小结

习题

第七章 非线性控制系统的分析方法

第一节 非线性控制系统概述

第二节 相平面分析法

本章小结

习题

第八章 线性离散(时间)控制系统分析

第一节 线性离散(时间)控制系统的基本概念

第二节 采样过程和采样定理

第三节 Z变换

第四节 离散(时间)控制系统的数学模型

第五节 离散(时间)控制系统稳定性分析

第六节 离散(时间)控制系统的稳态误差分析

第七节 离散(时间)控制系统的动态性能分析

第八节 离散(时间)控制系统的校正

本章小结

习题

附录

附录Ⅰ 常用函数拉氏变换表

附录Ⅱ 拉氏变换的一些定理

附录Ⅲ Z变换表

参考文献 2100433B