自动控制原理（本）

编写过程中，本书参考了国内外目前比较经典的教材，并结合编者多年来从事相关课程的教学心得，以及编写教材的经验和体会，选材适当、叙述简洁且针对要点，符合自学考试的特点与要求。全书共分8章，内容有自动控制系统概述、线性系统的数学模型、线性系统的稳定性和稳态特性分析、线性系统的动态时域分析、线性系统的频域分析、线性系统的校正、非线性系统的分析、采样控制系统的分析。

本书是根据全国高等教育自学考试指导委员会最新制定的《2024年7月（本）自学考试大纲》，为参加高等教育自学考试的考生编写的教材。 编写过程中，本书参考了国内外目前比较经典的教材，并结合编者多年来从事相关课程的教学心得，以及编写教材的经验和体会，选材适当、叙述简洁且针对要点，符合自学考试的特点与要求。全书共分8章，内容有自动控制系统概述、线性系统的数学模型、线性系统的稳定性和稳态特性分析、线性系统的动态时域分析、线性系统的频域分析、线性系统的校正、非线性系统的分析、采样控制系统的分析。 为了便于自学，各章由浅入深，详细讲解相关的概念和知识点，配合适量的例题辅助对重要知识点内容的理解及掌握。各章的最后配以适量的思考题供考生练习使用，并提供配套的思考题解答，旨在给学习这门课程的考生以启发，以达到掌握相关知识和开阔视野的目的。本书还提供了基于MATLAB的控制系统数字仿真实践，以加深对基础知识的理解和促进应用能力的提升，也有助于培养考生分析问题、解决问题的能力。 本书除了可作为全国高等教育自学考试相关专业的教材外，还可作为各类普通高等院校工科相关专业的教材。

全国高等教育自学考试指导委员会

第1章自动控制系统概述271.1引言271.2开环控制系统和闭环控制系统291.2.1开环控制系统291.2.2闭环控制系统301.3闭环自动控制系统的基本组成321.4自动控制系统的分类331.5控制系统的基本要求341.6控制系统数字仿真实践的必要性34本章小结36思考题36第2章线性系统的数学模型372.1引言372.2非线性微分方程的线性化392.3传递函数412.3.1传递函数的定义412.3.2典型环节的传递函数452.4控制系统结构图及其化简方法482.4.1结构图的组成要素482.4.2环节的连接方式482.4.3结构图的变换和化简502.5信号流程图542.5.1基本概念与常用术语542.5.2梅逊公式及其应用562.6基于MATLAB的控制系统仿真模型58本章小结62思考题62第3章线性系统的稳定性和稳态特性分析653.1典型输入信号653.2控制系统的稳定性分析673.2.1稳定性的基本概念673.2.2线性定常系统的稳定性分析683.3劳斯稳定判据693.4控制系统的稳态误差分析733.5MATLAB在线性系统稳定性及稳态性能分析中的应用79本章小结87思考题87第4章线性系统的动态时域分析894.1控制系统时域响应的性能指标894.1.1动态性能指标894.1.2稳态性能指标904.2一阶系统的动态响应904.3二阶系统的动态响应934.3.1典型二阶系统的数学模型934.3.2二阶系统的单位阶跃响应944.3.3欠阻尼二阶系统的动态性能指标分析964.3.4二阶系统的单位脉冲响应1004.3.5传递函数含有零点的欠阻尼二阶系统动态性能1014.4高阶系统的动态响应1024.5基于MATLAB的线性控制系统动态时域分析104本章小结111思考题112第5章线性系统的频域分析1145.1频率特性的基本概念1145.1.1频率特性1145.1.2频率特性的图形表示1155.2典型环节的频率特性1175.3系统开环频率特性图1245.3.1系统开环频率特性极坐标图绘制1245.3.2系统开环频率特性伯德图绘制1265.3.3最小相位系统1295.4频率域稳定性判据1315.4.1开环极点、闭环极点与辅助方程零极点的关系1315.4.2辐角原理1325.4.3奈奎斯特稳定判据1345.4.4系统开环传递函数串联积分环节的情况1365.4.5伯德图判别闭环系统稳定性1375.5稳定裕度1395.6闭环系统频率特性1415.7基于MATLAB的线性控制系统频域分析143本章小结148思考题148第6章线性系统的校正1516.1校正的基本概念1516.2线性系统的基本控制规律1536.3常用串联校正及特性1566.3.1相位超前校正1566.3.2串联相位超前校正1586.3.3相位滞后校正1606.3.4串联相位滞后校正1626.3.5相位滞后-超前校正1646.4期望特性串联校正1666.5MATLAB在线性控制系统校正中的应用167本章小结173思考题173第7章非线性系统的分析1757.1非线性系统的基本概念1757.2常见典型非线性特性1777.3描述函数法1797.3.1描述函数的基本概念1797.3.2常见非线性特性的描述函数1807.3.3描述函数法分析非线性系统1847.4相平面法1887.5基于MATLAB的非线性系统分析192本章小结197思考题198第8章采样控制系统的分析2008.1采样控制系统的基本概念2008.2采样过程和采样定理2018.2.1采样过程2018.2.2采样定理2028.2.3保持器2038.3采样控制系统的数学基础2058.3.1z变换2058.3.2z反变换2088.3.3差分方程2098.4脉冲传递函数2118.4.1基本概念2118.4.2采样控制系统的开环脉冲传递函数2128.4.3采样控制系统的闭环脉冲传递函数2148.5线性采样系统的稳定性分析2158.5.1采样控制系统的稳定条件2168.5.2线性采样控制系统的稳定条件2178.6基于MATLAB的采样控制系统分析218本章小结221思考题222参考文献223后记224