自动驾驶仪

自由陀螺仪是最早出现的陀螺仪表，其构造比较简单，造价较低，但精度也较低，因此主要应用于精度要求不高的场合，如飞机姿态指示仪表、自动驾驶仪的姿态敏感仪表，以及位置捷联式惯性制导系统的姿态敏感仪表等。

1 绪论

1.1 概述

1.2 自动控制系统的基本概念

1.2.1 自动控制系统工作原理

1.2.2 开环控制与闭环控制

1.2.3 反馈控制系统的基本组成

1.2.4 自动控制系统的分类

1.3 对控制系统的基本要求

1.4 控制系统简史

1.5 控制工程实践

1.5.1 电压调节系统

1.5.2 函数记录仪

1.5.3 火炮方位角控制系统

1.5.4 飞机自动驾驶仪系统

1.6 本课程的特点与学习方法

习题

2 控制系统的数学模型

2.1 物理系统动态描述

2.1.1 列写微分方程的一般方法

2.1.2 机械系统的微分方程

2.1.3 电气系统的微分方程

2.2 非线性系统及其数学模型的线性化

2.2.1 非线性系统

2.2.2 线性化方法——泰勒级数展开法

2.3 系统的传递函数

2.3.1 传递函数的定义

2.3.2 传递函数的性质

2.3.3 典型环节的传递函数

2.4 系统框图及其简化

……

2.4.3 方框图的等效简化

2.4.4 相加点与分支点的移动法则

2.5 系统信号流图及梅荪公式

2.5.1 信号流图

2.5.2 梅荪公式

2.6 干扰作用下的反馈控制系统的传递函数

思考题及习题

3系统的时间响应与快速性分析

3.1 系统的时域性能指标

3.1.1 动态性能

3.1.2 稳态性能

3.2 时间响应和典型输入信号

3.2.1 时间响应的概念

3.2.2 典型输入信号

3.3 -阶系统的时间响应

3.3.1 数学模型

3.3.2 单位脉冲响应

3.3.3 单位阶跃响应

3.3.4 单位斜坡响应（速度响应）

3.3.5 应用举例

3.3.6 线性定常系统的重要特征

3.4 二阶系统的时间响应

3.4.1 数学模型

3.4.2 单位阶跃响应

3.4.3 单位斜坡响应

3.4.4 单位脉冲响应

3.4.5 二阶系统的性能指标

3.4.6 二阶系统计算举例

3.5 高阶系统的时间响应

3.5.1 数学模型

3.5.2 单位阶跃响应

思考题及习题

4 稳态误差与准确性分析

4.1 误差与稳态误差

4.1.1 误差与偏差

4.1.2 稳态误差与稳态偏差

4.2 输入引起的稳态误差的计算

4.2.1 终值定理法

……

5 控制系统的频域分析

6 控制系统的稳定性

7 系统的性能分析与较正

8 非线性控制系

9 线性离散系统初步

附录

参考文献

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。

20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。他主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。

为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。

同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。

该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。

该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。