自動控制原理

本書依據高等院校“自動控制原理”課程的教學要求，全面、系統地介紹了經典控制理論的基本內容。全書共8章，內容分別為緒論、控制系統數學模型、時域分析法、根軌跡法、頻域分析法、控制系統的設計與校正、非線性控制系統、採樣控制系統。本書注重基本概念，突出重點，淡化繁冗的數學推導，結合實際，取材合理，結構嚴謹，敘述流暢，語言簡明易懂，舉例豐富，每章末均附有習題，在主要章節安排了基於MATLAB的設計實例。本書既可用做高等院校電子技術、自動化、電氣工程、測控技術等專業的教學用書，也適合作為各類成人教育相關專業的教材，同時，亦可供廣大讀者自學，還可作為科技人員和研究生的參考用書。

第一章 緒論 1

第一節 引言 1

第二節 開環控制系統和閉環控制系統 2

第三節 自動控制系統的構成 4

第四節 自動控制系統分類 6

第五節 對自動控制系統的基本要求 8

習題 9

第二章 控制系統數學模型 12

第一節 微分方程 12

第二節 非線性微分方程線性化 16

第三節 傳遞函數 18

第四節 典型環節及其傳遞函數 20

第五節 動態結構圖 24

第六節 用梅遜公式求傳遞函數 33

第七節 自動控制系統的傳遞函數 34

習題 36

第三章 時域分析法 40

第一節 典型輸入信號 40

第二節 系統的時域性能指標 42

第三節 控制系統的穩定性 43

第四節 一階系統時域分析 50

第五節 二階系統時域分析 52

第六節 高階系統分析 62

第七節 控制系統的穩態誤差分析 63

第八節 改善系統性能的措施 69

第九節 利用MATLAB進行時域分析 72

習題 74

第四章 根軌跡法 79

第一節 根軌跡的基本概念 79

第二節 根軌跡方程 80

第三節 繪製根軌跡的基本法則 83

第四節 控制系統根軌跡分析 94

第五節 應用根軌跡解決工程問題 102

第六節 廣義根軌跡 106

第七節 利用MATLAB進行根軌跡分析 111

習題 113

第五章 頻域分析法 116

第一節 頻率特性的基本概念 116

第二節 頻率特性的表示方法 118

第三節 典型環節的頻率特性 121

第四節 系統開環頻率特性 129

第五節 奈奎斯特穩定性判據和波德判據 135

第六節 穩定裕度 143

第七節 閉環頻率特性 146

第八節 開環頻率特性和系統階躍響應的關係 154

第九節 利用MATLAB繪製奈奎斯特圖和波德圖 157

習題 159

第六章 控制系統的設計與校正 165

第一節 系統設計與校正的基本概念 165

第二節 串聯校正 168

第三節 反饋校正 184

第四節 複合控制和前饋(順饋)校正 187

第五節 控制系統的實驗及傳遞函數估算 190

習題 194

第七章 非線性控制系統 197

第一節 非線性系統的基本概念 197

第二節 非線性系統的特性 198

第三節 非線性特性的描述函數 201

第四節 描述函數分析法 216

第五節 相平面分析法 223

習題 236

第八章 採樣控制系統 238

第一節 採樣系統的基本概念 238

第二節 採樣過程及採樣定理 241

第三節 信號保持器 244

第四節 Z 變換 247

第五節 採樣系統的數學模型 256

第六節 採樣控制系統的分析 266

習題 278

附錄 拉普拉斯變換 283

考試樣題及答案A 291

考試樣題及答案B 298

參考文獻 306