自动控制原理

本书针对工科院校普遍开设的“自动控制原理”课程，系统地阐述了经典控制理论和现代控制理论所涉及的基本内容。作为主要特色之一，本书将这些内容划分为模型篇、分析篇和设计篇三大部分。其中模型篇涵盖了连续时间系统的微分方程与传递函数模型、框图与信号流图模型、频域模型、离散时间系统的差分方程与脉冲传递函数模型，以及作为现代控制理论基石的状态空间模型；分析篇包括连续时间系统的稳定性、瞬态性能、稳态性能分析，以及离散时间系统的性能分析，其中每一种性能分析都用到了多种方法，例如稳定性分析用到了Routh-Hurwitz判据、根轨迹方法、Nyquist判定方法等；设计篇包括连续时间超前/滞后校正网络设计、离散时间数字控制器设计、状态反馈控制器设计、PID控制器以及最优控制器设计。 本书采用二维码技术，加入了丰富的数字化学习资源，并穿插适当的思政元素，可以加强学生对抽象理论知识的理解，提高学习的兴趣。 本书可以作为高等工科院校多个专业（电气、机械、航空航天、自动化、化工等）本科生的“自动控制原理”课程教材，也可供从事自动控制系统相关工作的教师、研究生、科研或工程技术人员参考。

高等院校教师

前言 第1章 导论 1.1概述 1.2自动控制的基本思想 1.3自动控制系统的类型 1.4自动控制系统性能的基本要求 1.5全书的体系结构和研究内容 习题1模型篇 第2章 微分方程与传递函数模型 2.1线性定常微分方程 2.2传递函数 2.3电气系统 2.4机械系统 2.5相似系统 2.6非线性系统的线性化 2.7模型误差 2.8用MATLAB处理传递函数 习题2 第3章 框图与信号流图模型 3.1框图模型 3.2信号流图 3.3利用MATLAB函数或Simulink环境进行系统建模 习题3 第4章 控制系统的频域模型 4.1频率特性的基本概念 4.2频率特性的表示方法 4.3典型环节的频率特性 4.4系统开环频率特性的绘制 4.5利用MATLAB绘制频率特性 习题4 第5章 差分方程与脉冲传递函数模型 5.1离散时间系统 5.2信号的采样、保持及转换 5.3离散时间系统的差分方程模型 5.4线性常系数差分方程的求解 5.5离散时间系统的脉冲传递函数模型 5.6利用MATLAB处理脉冲传递函数 习题5 第6章 状态空间模型 6.1动态系统的状态空间描述法 6.2模型变换与实现问题 6.3线性连续定常系统状态方程的解 6.4离散系统的状态空间模型 习题6分析篇 第7章 控制系统的稳定性分析 7.1稳定性研究概述 7.2稳定性概念 7.3 Routh-Hurwitz判据及其应用 7.4基于根轨迹的稳定性分析 7.5 Nyquist稳定性判据 7.6相对稳定性 习题7 第8章 控制系统的瞬态性能分析 8.1控制系统的时域瞬态性能分析 8.2控制系统的频域瞬态性能分析 8.3利用MATLAB分析瞬态性能指标 习题8 第9章 控制系统的稳态性能分析 9.1稳态性能指标 9.2稳态误差系数 9.3干扰稳态误差 9.4根轨迹方法分析稳态误差 9.5频率响应方法分析稳态误差 9.6减小稳态误差的方法 9.7MATLAB分析稳态误差 习题9 第10章 离散控制系统的性能分析 10.1离散控制系统的稳定性分析 10.2离散控制系统的瞬态性能分析 10.3离散控制系统的稳态性能分析 10.4应用MATLAB分析离散控制系统的性能 习题10设计篇 第11章 控制系统的校正设计 11.1校正的基本方式 11.2常用的串联校正网络及其性质 11.3串联校正的频率响应综合法 11.4串联校正的根轨迹设计法 11.5利用MATLAB进行系统串联校正设计 习题11 第12章 状态反馈控制器设计 12.1引言 12.2控制系统的能控性与能观性 12.3状态反馈控制器 12.4引入状态观测器的状态反馈系统 习题12 第13章 离散控制系统的设计 13.1概述 13.2数字控制器的间接设计法 13.3数字控制器的直接设计法 13.4应用MATLAB进行离散控制系统的设计 习题13 第14章PID控制 14.1 PID控制原理 14.2 PID控制器设计 14.3极点配置PID控制 习题14 第15章 最优控制 15.1概述 15.2最优控制问题 15.3控制变量无约束的最优控制 15.4二次型性能指标的最优控制 15.5运用MATLAB设计最优控制系统 习题15 参考文献