自动控制原理

本书着重介绍经典控制理论的基本概念、基本原理和基本方法，内容主要包括自动控制系统的基本概念、线性控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统的校正、采样控制系统（含z变换）、非线性控制系统、状态空间分析。为了方便使用，还介绍了拉普拉斯变换以及MATLAB软件在系统分析和设计中的具体应用。本书适合应用型本科电力系统及自动化、自动化、机械工程及自动化、测控技术等相关专业人才培养使用，也可供有关工程技术人员参考。

第1章绪论
1.1引言
1.2随动系统与过程控制系统
1.2.1位置随动系统
1.2.2过程控制系统
1.3开环控制与闭环控制
1.3.1开环控制
1.3.2闭环控制
1.4自动控制系统的基本组成与分类
1.4.1自动控制系统的基本组成
1.4.2自动控制系统的分类
1.5对自动控制系统的基本要求
1.5.1稳定性
1.5.2稳态精度
1.5.3响应速度
1.6MATLAB软件简介
1.6.1MATLAB的安装与启动
1.6.2MATLAB指令窗
1.6.3MATLAB中的数值表示、变量命名、运算符号和表达式
1.6.4应用MATLAB进行数值运算
1.6.5应用MATLAB绘制二维图线
1.6.6应用MATLAB处理传递函数的变换
习题
第2章拉普拉斯变换及其应用
2.1拉普拉斯变换的定义
2.2拉普拉斯变换的基本性质
2.3拉普拉斯反变换
2.4拉普拉斯变换应用实例
习题
第3章控制系统的数学模型
3.1控制系统的微分方程
3.1.1机械系统
3.1.2电路系统
3.1.3机电系统
3.2传递函数
3.2.1传递函数的定义
3.2.2传递函数的性质
3.2.3传递函数的求法
3.2.4典型环节的传递函数
3.2.5负载效应
3.3控制系统的结构图
3.3.1结构图的基本概念
3.3.2结构图的等效变换和简化
3.3.3闭环控制系统的传递函数
3.4梅森公式及其应用
习题
第4章线性控制系统的时域分析
4.1引言
4.1.1典型输入信号
4.1.2动态性能与稳态性能
4.2典型系统的时域分析
4.2.1一阶系统时域分析
4.2.2二阶系统时域分析
4.2.3高阶系统时域分析
4.3线性系统稳定性分析
4.3.1稳定的基本概念
4.3.2劳斯（Routh）稳定判据
4.3.3稳定判据的应用
4.4线性系统的稳态误差分析
4.4.1误差与稳态误差的基本概念
4.4.2系统的类型
4.4.3典型输入信号作用下的稳态误差
4.4.4扰动作用下的稳态误差
4.4.5减小或消除稳态误差的措施
4.5MATLAB在时域分析中的应用
4.5.1MATLAB中的数学模型表示
4.5.2时域响应分析
习题
第5章线性系统的根轨迹分析法
5.1根轨迹的概念
5.1.1系统的根轨迹
5.1.2根轨迹的幅值条件和相角条件
5.2根轨迹分析法
5.2.1绘制根轨迹的基本规则
5.2.2参数根轨迹和多回路系统根轨迹
5.2.3正反馈回路和非最小相位系统根轨迹
5.3基于MATLAB的根轨迹分析法
5.3.1利用MATLAB绘制根轨迹
5.3.2基于根轨迹的系统性能分析
习题
第6章线性系统的频域分析法
6.1频率特性的概念及其物理意义
6.1.1频率响应
6.1.2频率特性
6.2频率特性的图示
6.2.1奈奎斯特图
6.2.2伯德图
6.3典型环节的频率特性
6.3.1比例环节
6.3.2积分环节
6.3.3微分环节
6.3.4惯性环节
6.3.5振荡环节
6.3.6一阶微分环节和二阶微分环节
6.3.7时滞环节
6.4开环系统的频率特性绘制
6.4.1开环系统伯德图的绘制
6.4.2最小相位系统与非最小相位系统
6.5频域稳定性分析
6.5.1奈奎斯特稳定判据
6.5.2控制系统的稳定裕度
6.6开环频域指标与时域指标之间的关系
6.6.1控制系统的主要性能指标
6.6.2开环频域指标和时域指标的关系
6.7MATLAB在系统频域分析中的应用
6.7.1传递函数模型tf对象
6.7.2伯德图的绘制
6.7.3奈氏图的绘制
习题
第7章线性控制系统的校正方法
7.1引言
7.2串联校正
7.2.1超前校正
7.2.2滞后校正
7.2.3滞后一超前校正
7.3PID控制器设计
7.3.1PID控制器工作原理
7.3.2Zieloger-Niclosls整定公式
7.4利用MATLAB进行系统校正
习题
第8章非线性控制系统的一般分析方法
8.1非线性系统概述
8.1.1典型非线性特性
8.1.2非线性系统的特点
8.2非线性系统常用分析方法
8.2.1非线性系统的描述函数法
8.2.2非线性系统的相平面法
8.3MATLAB在非线性系统分析中的应用
习题
第9章自动控制理论的应用实例
9.1应用一某电机调速系统分析与设计
9.1.1应用背景
9.1.2基本组成与工作原理
9.1.3系统的数学模型
9.1.4控制器的设计及分析
9.2应用二模拟位置随动系统的分析与设计
9.2.1系统组成及工作原理
9.2.2系统数学模型
9.2.3控制器的设计及分析
第10章采样控制系统分析方法与应用
10.1采样控制系统基本概念
10.2信号的采样与信号的复现
10.2.1信号的采样过程及采样定理
10.2.2信号的复现与保持器
10.3z变换与脉冲传递函数
10.3.1z变换
10.3.2z变换的基本定理
10.3.3z逆变换
10.3.4脉冲传递函数
10.4采样控制系统的稳定性、准确性和快速性分析
10.4.1采样控制系统的稳定性分析
10.4.2采样控制系统的稳态误差
10.4.3采样控制系统的时域分析
10.5MATLAB在采样控制系统分析中的应用
10.5.1z变换与z反变换
10.5.2脉冲传递函数
10.5.3连续系统离散化
10.5.4时域分析
思考与练习
第11章线性系统状态空间理论基础
11.1线性系统状态空间模型
11.1.1状态空间表达式的标准形式
11.1.2n×n维系统矩阵A的特征值
11.1.3n×n维系统矩阵的对角线化
11.1.4特征值的不变性
11.1.5状态变量组的非专享性
11.2能控性与能观性
11.2.1线性连续系统的能控性
11.2.2线性连续系统的能观测性
习题
附录A
附录B习题参考答案
参考文献