自動控制原理

《自動控制原理(第3版)》是工科院校“自動控制原理”(經典控制部分)課程的教材或參考書。為了更好地體現本教材的特色，對第2版的內容進行了部分調整、補充，對基本概念和分析方法增加了相關例題，既方便教學，也方便學習。

本教材涵蓋了線性定常系統、非線性系統和線性離散系統三部分內容。重點對線性定常系統的時域分析法、頻率特性分析法、非線性系統的描述函數分析法和線性離散系統內容作了全面的闡述。對線性定常系統的根軌跡分析法、非線性系統相平面分析法的主要內容作了簡要介紹。

《自動控制原理(第3版)》內容層次分明、概念清晰、重點突出、理論聯繫實際、例題貼切、應用性強。《自動控制原理(第3版)》可作為工科院校電氣工程類、自動化類各專業的本科或非控制工程學科類碩士研究生的教材。主要章節(未帶號)內容也適合作為機電類、信息類及計算機應用專業或高職院校、成人教育及電視大學的相近專業學生學習控制技術的教材，也可供有關從事控制工程應用的技術人員參考。

《自動控制原理(第3版)》備有電子課件，歡迎選用《自動控制原理(第3版)》作教材的老師登錄註冊後下載。

《自動控制原理(第3版)》有配套的《自動控制原理學習指導、例題及習題解答》輔導學習參考書，已由機械工業出版社出版。

孫炳達，1946年出生。自動化教授。1965進入廣東工學院(現廣東工業大學)工業企業電氣化及自動化專業學習，畢業后留校任教並一直在高校工作。期間。1991—1993在The University of British Columbia(哥倫比亞大學電氣工程系)加拿大等校學術交流及研究；2003年調入廣東技術師範學院自動化系。任校學術帶頭人。曾兼任廣東省自動化學會理事、中南電力電子學會理事、中國人工智慧學會可拓工程專業委員會委員。

一直從事控制類相關專業本科及研究生主幹課程教學。多次獲優秀教學獎；長期從事工程應用研究，主要有：20世紀70年代，完成了廣東省重大攻關項目：“廣州機床廠12m龍門刨床晶閘管有環流可逆控制系統”(獲省科技獎)，“廣州染整廠壓染機自動線”；80年代經美國專家Mr.Chary邀請，完成了“大型冷櫃生產自動線”的設計及實驗；90年代以來，從事自適應控制、智能控制、魯棒控制的理論及應用研究，與同行合作編著有《自動控制原理》、《現代控制理論基礎》、《實用電氣工程師手冊》、《電氣技師實用手冊》，在國內外發表專業論文70餘篇，曾獲廣州市、廣東省自然科學優秀學術論文獎。

前言

第一章 自動控制系統的基本概念1

第一節 自動控制的基本方式1

第二節 閉環控制系統的基本組成4

第三節 自動控制系統的分類6

第四節 對控制系統的基本要求7

習題8

第二章 線性連續系統的數學模型10

第一節 動態微分方程的編寫10

第二節 非線性數學模型的線性化15

第三節 傳遞函數18

第四節 系統動態結構圖25

第五節 信號流程圖34

第六節 脈衝響應函數38

第七節 系統狀態方程的描述38

習題46

第三章 控制系統的時域分析法49

第一節 典型輸入信號和時域性能指標49

第二節 一階系統分析51

第三節 二階系統分析55

第四節 高階系統分析64

第五節 穩定性分析及代數判據66

第六節 穩態誤差分析及計算70

習題78

第四章 控制系統的根軌跡分析法82

第一節 根軌跡的基本概念82

第二節 繪製根軌跡的基本條件和基本規則83

第三節 系統根軌跡的繪製89

第四節 參量根軌跡90

第五節 系統性能的根軌跡分析92

習題95

第五章 控制系統的頻率特性分析法97

第一節 頻率特性的基本概念97

第二節 頻率特性的表示方法100

第三節 典型環節的頻率特性101

第四節 系統開環頻率特性繪製110

第五節 用頻率法分析系統的穩定性115

第六節 用頻率法分析系統的穩態性能122

第七節 用開環頻率特性分析系統的動態性能124

第八節 用閉環頻率特性分析系統性能129

第九節 傳遞函數的實驗求取132

習題134

第六章 頻率法校正138

第一節 頻率法校正的基本概念138

第二節 串聯超前校正139

第三節 串聯滯后校正143

第四節 相位滯后超前校正146

第五節 期望串聯校正151

第六節 並聯校正154

第七節 PID控制器158

習題160

第七章 非線性系統分析162

第一節 控制系統中的典型非線性特性162

第二節 描述函數法164

第三節 用描述函數法分析非線性系統169

第四節 改善非線性系統性能的方法174

第五節 相平面分析法178

第六節 非線性系統的相平面分析183

習題186

第八章 線性離散控制系統的分析與綜合188

第一節 離散控制系統概述188

第二節 連續信號的採樣與復現189

第三節 Z變換及Z反變換193

第四節 線性離散系統的數學模型197

第五節 離散控制系統穩定性分析202

第六節 離散控制系統的穩態誤差分析204

第七節 離散控制系統的動態性能分析207

第八節 數字控制器的模擬化設計212

第九節 數字控制器的離散化設計215

習題218



第九章 MATLAB在自動控制原理中的應用220

第一節 MATLAB軟體界面220

第二節 MATLAB程序基礎222

第三節 Simulink操作簡介228

第四節 線性控制系統模擬236

第五節 非線性控制系統模擬247

第六節 離散控制系統模擬249

習題251

附錄253

附表1 常用函數拉普拉斯變換表253

附表2 拉普拉斯變換的主要定理254

附表3 常用Z變換表254

參考文獻256