自动控制原理及应用

本书系统阐述了自动控制理论的基本分析和研究方法，主要内容包括自动控制系统数学模型的建立，线性系统的时域分析、根轨迹分析和频域分析，线性系统的校正，线性离散控制系统的分析，非线性控制系统中的相平面法和描述函数法，最后给出了控制系统设计实例。
本书可作为普通高等学校自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程、机械设计及其自动化等专业自动控制原理课程的教材，也可供自动控制类各专业工程技术人员参考。

第1章 绪论
1.1 自动控制系统简介
1.2 自动控制系统的组成
1.3 自动控制系统的分类
1.4 自动控制系统的基本要求
1.5 自动控制系统的分析与设计工具
1.5.1 MATLAB简介
1.5.2 Simulink建模方法
本章小结
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1 拉普拉斯变换
2.1.1 拉普拉斯变换的定义
2.1.2 拉普拉斯变换的基本性质
2.1.3 拉普拉斯反变换
2.2 控制系统的时域数学模型
2.2.1 机械系统
2.2.2 电路系统
2.3 控制系统的复数域数学模型
2.3.1 传递函数的定义和表达式
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 控制系统的结构图
2.4.1 结构图的组成与绘制
2.4.2 结构图的等效变换和简化
2.4.3 闭环控制系统的传递函数
2.5 信号流图
2.6 基于MATLAB的线性系统数学模型分析
本章小结
习题
第3章 线性系统的时域分析
3.1 性能指标
3.1.1 典型输入信号
3.1.2 动态性能和稳态性能
3.2 一阶系统的时域分析
3.2.1 一阶系统的数学模型
3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应
3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应
3.2.4 一阶系统的单位脉冲响应
3.3 二阶系统的时域分析
3.3.1 二阶系统的数学模型
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3 典型二阶系统的性能指标
3.4 高阶系统的时域分析
3.5 线性系统稳定性分析
3.5.1 稳定的基本概念
3.5.2 劳斯判据
3.5.3 劳斯判据的应用
3.6 线性系统的稳态误差分析
3.6.1 误差与稳态误差
3.6.2 系统的型别
3.6.3 典型输入信号作用下的稳态误差
3.6.4 扰动作用下的稳态误差
3.7 基于MATLAB的线性系统时域分析
本章小结
习题
第4章 线性系统的根轨迹分析
4.1 根轨迹的概念
4.1.1 系统的根轨迹
4.1.2 根轨迹的幅值条件和相角条件
4.2 根轨迹分析法
4.2.1 绘制根轨迹的基本规则
4.2.2 参数根轨迹和多回路系统的根轨迹
4.2.3 正反馈回路
4.3 用根轨迹分析法分析系统的性能
4.3.1 增加开环零点、极点对根轨迹的影响
4.3.2 利用根轨迹分析参数调整对系统性能的影响
4.3.3 根据系统性能的要求估算可调参数的值
4.4 基于MATLAB的线性系统根轨迹分析
本章小结
习题
第5章 线性系统的频域分析
5.1 频率特性
5.1.1 频率特性的物理概念
5.1.2 频率特性的定义
5.1.3 频率特性的图示
5.2 典型环节的频率特性
5.3 绘制开环系统的频率特性图
5.3.1 绘制开环频率特性奈氏图
5.3.2 绘制开环频率特性伯德图
5.3.3 最小相位系统与非最小相位系统
5.4 频域的稳定性分析
5.4.1 映射定理
5.4.2 奈奎斯特稳定判据
5.4.3 对数频率稳定判据
5.5 稳定裕度
5.6 闭环系统的频域性能指标
5.6.1 由开环频率特性估计闭环频率特性
5.6.2 频域性能指标
5.7 基于MATLAB的线性系统频域分析
本章小结
习题
第6章 线性系统的校正
6.1 引言
6.2 串联校正
6.2.1 超前校正
6.2.2 滞后校正
6.2.3 滞后-超前校正
6.3 线性系统的基本控制规律
6.3.1 基本控制规律
6.3.2 PID控制参数工程整定方法
6.4 基于MATLAB的线性系统校正分析
本章小结
习题
第7章 线性离散控制系统
7.1 引言
7.2 信号的采样与保持
7.2.1 采样过程
7.2.2 保持器
7.3 z变换
7.3.1 z变换的定义
7.3.2 z变换的性质
7.3.3 z逆变换
7.4 脉冲传递函数
7.4.1 脉冲传递函数的基本概念
7.4.2 采样系统的开环传递函数
7.4.3 采样系统的闭环脉冲传递函数
7.5 离散系统的时域分析
7.5.1 离散系统的稳定性分析
7.5.2 离散系统的瞬态响应分析
7.5.3 离散系统的稳态误差
7.6 基于MATLAB的线性离散系统分析
本章小结
习题
第8章 非线性控制系统
8.1 非线性控制系统概述
8.1.1 非线性特性的分类
8.1.2 非线性系统的特征
8.1.3 非线性系统的分析与设计方法
8.2 相平面法
8.3 描述函数法
8.3.1 定义
8.3.2 典型非线性环节的描述函数
8.3.3 利用描述函数法分析非线性系统稳定性
8.4 基于MATLAB的非线性系统分析
本章小结
习题
第9章 控制系统设计实例
9.1 磁悬浮控制系统的设计
9.1.1 磁悬浮控制系统应用背景
9.1.2 磁悬浮控制系统基本组成与_T作原理
9.1.3 磁悬浮控制系统的数学模型
9.1.4 磁悬浮控制系统的校正
9.2 磁盘驱动器的设计与分析
9.3 汽车运动控制系统的设计
9.4 火炮稳定器的设计
本章小结
附录A 常用函数的拉氏变换表
附录B 常用函数的z变换表
参考文献