《自动控制原理》一书,比较全面地阐述了自动控制的基本理论及套用。全书共分9章,主要包括自动控制系统建模、时域分析法、根轨迹法、频域分析法、离散系统分析、非线性系统分析、线性系统理论、最优控制理论。

第1章 自动控制的一般概念……1
1.1 引言……1
1.2 自动控制简史……1
1.3 自动控制系统的基本概念……2
1.3.1 自动控制系统……2
1.3.2 控制方式的分类……5
1.3.3 开环与闭环控制系统的比较……6
1.4 自动控制系统的分类及组成……7
1.4.1 自动控制系统的分类……7
1.4.2 自动控制系统的组成……7
1.5 对控制系统的性能要求……8
1.5.1 自动控制系统的性能要求……8
1.5.2 自动控制系统的典型外作用……9
本章小结……9
第2章 控制系统的数学模型……10
2.1 引言……10
2.2 控制系统的时域数学模型……11
2.2.1 控制系统的微分方程……11
2.2.2 控制系统的线性近似……13
2.3 拉普拉斯变换……16
2.3.1 拉普拉斯变换的定义……16
2.3.2 拉普拉斯变换的常用定理……17
2.3.3 拉普拉斯反变换……20
2.3.4 微分方程的求解……22
2.4 控制系统的复域数学模型……23
2.4.1 传递函式……23
2.4.2 传递函式的极点和零点对输出的影响……25
2.4.3 典型元部件的传递函式……26
2.5 控制系统的结构图与信号流图……27
2.5.1 控制系统的结构图……27
2.5.2 控制系统的信号流图……32
2.5.3 闭环系统的常用传递函式……36
2.6 控制系统建模的套用研究……37
2.6.1 数学模型的实验测定……37
2.6.2 利用MATLAB进行系统建模……38
2.7 控制系统建模的设计实例……40
本章小结……42
本章习题辅导……43
第3章 线性系统的时域分析法……54
3.1 引言……54
3.2 线性系统的时域性能指标……54
3.2.1 典型输入信号……54
3.2.2 动态性能与稳态性能……56
3.3 线性系统的稳定性分析……58
3.3.1 稳定性的基本概念……58
3.3.2 线性系统稳定的充分必要条件……59
3.3.3 劳斯稳定判据……61
3.3.4 劳斯稳定判据的特殊情况……62
3.3.5 劳斯稳定判据的套用……64

3.4 线性系统的快速性分析……67
3.4.1 一阶系统的时域分析……67
3.4.2 二阶系统的时域分析……71
3.4.3 高阶系统的时域分析……79
3.5 线性系统的準确性分析……82
3.5.1 线性系统的稳态误差计算……82
3.5.2 减小和消除稳态误差的方法……88
3.6 线性系统的时域法校正……91
3.6.1 比例—微分环节(PD)校正……91
3.6.2 比例—积分环节(PI)校正……93
3.6.3 比例—积分—微分环节(PID)校正……94
3.7 线性系统时域法的套用……94
3.7.1 利用MATLAB研究时域法……94
3.7.2 时域分析法的设计实例……96
本章小结……98
本章习题辅导……98
第4章 线性系统的根轨迹法……111
4.1 引言……111
4.2 根轨迹法的基本概念……111
4.2.1 闭环零、极点与开环零、极点的关係……112
4.2.2 根轨迹方程……114
4.3 根轨迹绘製的基本法则……115
4.3.1 绘製根轨迹的基本法则……115
4.3.2 闭环极点的确定……122
4.4 广义根轨迹……124
4.4.1 参数根轨迹……124
4.4.2 零度根轨迹……125
4.5 线性系统的控制性能分析……127
4.5.1 闭环零、极点分布与阶跃回响的定性分析……128
4.5.2 主导极点与偶极子的概念……128
4.5.3 用主导极点估算系统的性能……130
4.6 线性系统的根轨迹法校正……132
4.6.1 超前校正……132
4.6.2 滞后校正……136
4.6.3 超前—滞后校正……137
4.7 线性系统根轨迹法的套用……139
4.7.1 利用MATLAB研究根轨迹法……139
4.7.2 根轨迹法的设计实例……141
本章小结……143

本章习题辅导……143
第5章 线性系统的频域分析法……154
5.1 引言……154
5.2 频率特性……154
5.2.1 频率特性的基本概念……154
5.2.2 频率特性的几何表示方法……156
5.3 开环系统的频率特性……159
5.3.1 典型环节的频率特性……159
5.3.2 开环系统的频率特性……169
5.4 线性系统的稳定性分析……177

5.4.1 频率域稳定判据……177
5.4.2 稳定裕度……183
5.5 闭环系统的频域性能指标……184
5.5.1 控制系统的频宽……185
5.5.2 闭环系统频域性能指标和时域指标的转换……185
5.5.3 闭环频率特性……187
5.6 线性系统的频域法校正……189
5.6.1 串联超前校正……190
5.6.2 串联滞后校正……193
5.6.3 串联滞后—超前校正……196
5.7 线性系统频域法的套用……199
本章小结……203
本章习题辅导……204
第6章 线性离散系统的分析……216
6.1 引言……216
6.2 离散控制系统的基本概念……216
6.2.1 离散控制系统的套用……216
6.2.2 离散控制系统的特点……217
6.2.3 离散控制系统的研究方法……218
6.3 信号的採样和保持……218
6.3.1 採样过程……218
6.3.2 採样过程的数学描述……219
6.3.3 採样定理……220
6.3.4 零阶保持器……222
6.4 Z变换理论……224
6.4.1 Z变换的定义……224
6.4.2 Z 变换的求法……225
6.4.3 Z 变换的基本定理……228
6.4.4 Z 反变换……230
6.5 离散系统的数学模型……233
6.5.1 离散系统的数学定义……233
6.5.2 线性常係数差分方程及其解法……233
6.5.3 脉冲传递函式……235
6.6 离散系统的稳定性分析……243
6.6.1 离散控制系统稳定的充要条件……243
6.6.2 劳斯稳定判据……243
6.6.3 朱利稳定判据……246
6.6.4 採样周期与开环增益对稳定性的影响……247
6.6.5 离散系统的稳态误差分析……247
6.7 离散系统的动态性能分析……251
6.7.1 离散控制系统的时间回响及性能指标……251
6.7.2 闭环极点的分布与动态性能的关係……254
6.8 离散系统的数字校正……256
6.8.1 校正方式……256
6.8.2 数字控制器的脉冲传递函式……257
6.8.3 最少拍系统及设计……258
6.8.4 最少拍无纹波系统设计……261
本章小结……265
本章习题辅导……265
第7章 非线性控制系统分析……274
7.1 引言……274
7.2 非线性控制系统概述……274
7.2.1 非线性系统的特点……274
7.2.2 非线性系统的分析与设计方法……277
7.3 常见非线性特性及其对系统性能的影响……277
7.4 相平面法……283