自動控制原理

本書是根據全國高等工科院校自動化類專業“自動控制原理”課程教學大綱的要求編寫的。全書共8章，前6章講述線性連續系統的時域分析、根軌跡分析和頻域分析，以及系統的綜合校正；第7章介紹線性離散系統的基本理論、分析與綜合方法；第8章介紹非線性系統的相關理論，包括描述函數法和相平面法。大部分章節都包含了MATLAB輔助控制系統分析和設計的方法。每章均有小結、示例及習題，有助於對基本概念的理解與基本方法的運用。

本書可作為高等工科院校自動化、電氣工程與自動化、測控技術與儀器、電子信息工程、機械工程及自動化、計算機科學與技術等專業的本科教材或參考書，也可供自動化工程技術人員學習參考。

第1章 自動控制系統概述

1.1 引言

1.2 自動控制系統的基本概念

1.3 控制系統的基本結構形式

1.3.1 開環控制系統

1.3.2 閉環控制系統

1.3.3 複合控制系統

1.4 閉環控制系統的組成和基本環節

1.5 自動控制系統分類

1.5.1 按控制系統元件特性分類

1.5.2 按控制系統信號形式分類

1.5.3 按輸入量的變化形式分類

1.6 對自動控制系統的基本要求

1.6.1 穩定性

1.6.2 準確性

1.6.3 快速性

小結

習題

第2章 自動控制系統的數學模型

2.1 動態微分方程的建立

2.1.1 系統微分方程的描述

2.1.2 系統微分方程的建立

2.2 非線性數學模型的線性化

2.3 傳遞函數

2.3.1 傳遞函數的定義

2.3.2 典型環節的傳遞函數及暫態特性

2.4 系統動態結構圖

2.5 系統傳遞函數和結構圖的等效變換

2.5.1 典型連接的等效傳遞函數

2.5.2 相加點及分支點的變位運算

2.5.3 系統開環傳遞函數

2.5.4 系統閉環傳遞函數

2.5.5 系統對給定作用和擾動作用的傳遞函數

2.6 信號流圖

2.6.1 信號流圖中的術語

2.6.2 信號流圖的繪製

2.6.3 信號流圖的性質

2.6.4 信號流圖的基本簡化法則

2.6.5 梅遜公式

2.7 用MATLAB求解線性微分方程和化簡系統方框圖

2.7.1 MATLAB中數學模型的表示

2.7.2 用MATLAB求解線性微分方程

2.7.3 MATLAB在系統方框圖化簡中的應用

小結

習題

第3章 自動控制系統的時域分析法

3.1 系統的典型輸入信號

3.1.1 階躍信號(位置信號)

3.1.2 斜坡信號(速度信號)

3.1.3 拋物線信號(加速度信號)

3.1.4 脈衝信號

3.1.5 正弦信號

3.2 一階系統的動態響應

3.2.1 一階系統的數學模型

3.2.2 一階系統的單位階躍響應

3.3 二階系統的階躍響應

3.3.1 二階系統的數學模型

3.3.2 二階系統的階躍響應

3.3.3 二階系統暫態特性指標

3.3.4 二階工程最佳參數

3.3.5 二階系統性能的改善

3.4 高階系統的時域分析

3.4.1 高階系統單位階躍響應特性

3.4.2 高階系統的幾個重要概念

3.5 控制系統的穩定性及代數穩定判據

3.5.1 穩定性的基本概念

3.5.2 線性定常系統穩定的充分必要條件

3.5.3 勞斯(Routh)穩定性判據

3.5.4 勞斯判據的應用

3.6 控制系統的穩態特性——穩態誤差分析

3.6.1 穩態誤差和控制系統類型

3.6.2 穩態誤差係數和穩態誤差的計算

3.6.3 動態誤差係數

3.6.4 擾動穩態誤差

3.6.5 減小穩態誤差的方法

3.7 線性系統時域分析的MATLAB模擬方法

小結

習題

第4章 根軌跡法

第5章 自動控制系統的頻域分析法

第6章 控制系統的校正及綜合

第7章 線性離散系統的理論基礎

第8章 非線性系統分析

附錄A 常用時間函數的拉氏變換及Z變換對照表

參考文獻