自动控制原理 第3版

本书从适应教学研究型大学的要求出发，以经典控制理论为主，较系统地介绍了自动控制理论的基本内容，着重于基本概念、基本理论、基本分析方法及典型应用。本书共8章，包括：引论、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、非线性系统分析、离散控制系统等。本书重点突出，叙述深入浅出，文字简明流畅，实用性强。书中除有一般性的例题和习题外，另有典型实例贯穿教材始终，还附有综合性的例题精解以及MATLAB在控制系统分析和设计方面的应用。每章都设有基本要求和小结，便于学生学习和总结。 本书主要面向自动化类专业本科生，同时为适应不同专业和不同层次教学的需要，各章所述的基本分析方法尽可能做到相对独立，以便使用者灵活选择。 本书可作为普通高等工科学校自动化、电气工程及其自动化、机械制造及自动化、测控技术与仪器以及系统工程、电力、冶金等专业的“自动控制原理”课程(48～72学时)的教材，也可作为从事自动化方面工作的工程技术人员的自学参考用书。

陶洪峰 教授，博士生导师，现任江南大学物联网工程学院副院长，信息与控制国家级实验教学示范中心副主任，江苏省电工电子实验教学示范中心主任，兼任江苏省自动化学会理事，教育工作委员会副主任，中国自动化学会数据驱动控制、学习与优化专业委员会委员。“自动控制原理”国家级一流本科课程负责人。长期从事学习控制与优化方向的研究与教学工作，主持江苏省高等教育教改研究重点课题3项，主编江苏省重点教材1部；教学研究与改革成果获江苏省教学成果一等奖2项，二等奖1项，无锡市教学成果特等奖1项，江南大学教学成果特等奖2项，江南大学至善教学奖。

第1章引论1 1.1自动控制系统概述1 1.2自动控制系统的类型6 1.3控制系统性能的基本要求和本课程的主要任务8 1.4自动控制系统实例10 本章小结12 思考题12 习题13 本章测试13 第2章控制系统的数学模型14 2.1线性系统的时间域数学模型——微分方程15 2.2非线性数学模型的线性化18 2.3线性系统的复数域数学模型——传递函数19 2.4控制系统的结构图23 2.5信号流图和梅森增益公式31 2.6 MATLAB中数学模型的表示36 本章小结37 思考题37 习题37 MATLAB实践与拓展题40 本章测试40 第3章控制系统的时域分析法41 3.1系统的时域响应及其性能指标41 3.2一阶系统的时域响应46 3.3二阶系统的时域响应49 3.4高阶系统的时域响应56 3.5线性系统的稳定性分析58 3.6控制系统的稳态误差65 3.7 MATLAB在时域分析中的应用73 本章小结81 思考题81 习题82 MATLAB实践与拓展题84 本章测试84 第4章控制系统的根轨迹分析法85 4.1根轨迹的基本概念86 4.2根轨迹绘制的基本规则88 4.3广义根轨迹103 4.4控制系统的根轨迹分析法108 4.5 MATLAB在根轨迹绘制中的应用115 本章小结117 思考题117 习题118 MATLAB实践与拓展题119 本章测试120 第5章控制系统的频域分析法121 5.1频率特性122 5.2典型环节的频率特性127 5.3控制系统的开环频率特性136 5.4奈奎斯特稳定判据146 5.5稳定裕量151 5.6频率特性与系统性能的关系158 5.7例题精解163 5.8 MATLAB频域特性分析167 本章小结169 思考题170 习题171 MATLAB实践与拓展题175 本章测试176 第6章控制系统的校正177 6.1校正的基本概念和方法177 6.2串联超前校正182 6.3串联滞后校正186 6.4串联滞后超前校正191 6.5 PID控制器194 6.5.4PID控制器的实现198 6.6期望频率特性法校正199 6.7反馈校正202 6.8复合校正206 6.9例题精解210 6.10基于MATLAB和Simulink的系统校正213 本章小结220 思考题222 习题223 MATLAB实践与拓展题226 本章测试228 第7章非线性系统分析229 7.1引言229 7.2典型非线性特性230 7.3描述函数法237 7.4相平面法250 7.5 MATLAB在非线性系统分析中的应用263 本章小结269 思考题269 习题270 MATLAB实践与拓展题273 本章测试273 第8章离散控制系统274 8.1引言274 8.2信号的采样与复现275 8.3 z变换280 8.4离散系统的数学模型288 8.5离散系统的性能分析297 8.6MATLAB在离散系统分析中的应用308 本章小结310 思考题310 习题310 MATLAB实践与拓展题313 本章测试313 附录A常用函数的拉氏变换表和z变换表314 附录BMATLAB和Simulink简介315 附录C控制理论中常用术语的中英文对照表316 参考文献323