自动控制原理(高等学校自动化类专业系列教材)

本书主要阐述了单输入、单输出线性定常系统中自动控制的基本理论及其应用。全书共分为6章，主要内容包括：绪论，控制系统的数学模型，线性系统的时域分析法，线性系统的根轨迹分析法，线性系统的频域分析法，线性系统校正。全书内容深入浅出，注重实际应用，各章节都附有较丰富的典型例题及其详解。
本书可作为应用型高等院校自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化、测控技术与仪器等相关本科专业的教材，也可供从事自动化技术工作的相关专业技术人员参考。

章 绪论
1.1 自动控制的基本概念
1.2 自动控制系统的基本形式
1.2.1 开环控制系统
1.2.2 闭环控制系统
1.2.3 闭环控制系统的组成
1.3 自动控制系统的分类
1.4 自动控制系统的基本要求
1.5 自动控制理论的发展
1.6 本课程的任务
小结与要求
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1 概述
2.2 微分方程
2.2.1 电气系统微分方程
2.2.2 机械系统微分方程
2.3 拉普拉斯变换与反变换
2.3.1 拉普拉斯变换的基本概念
2.3.2 常用信号的拉普拉斯变换
2.3.3 拉普拉斯变换的定理
2.3.4 拉普拉斯反变换
2.4 传递函数
2.4.1 传递函数的基本概念
2.4.2 传递函数的性质
2.4.3 传递函数的几种表示形式
2.4.4 典型环节的传递函数
2.5 系统的方框图及简化
2.5.1 方框图的组成和绘制
2.5.2 方框图的基本连接方式
2.5.3 方框图等效变换
2.6 信号流图
2.6.1 信号流图的组成和建立
2.6.2 信号流图中的常用术语
2.6.3 信号流图的性质
2.6.4 信号流图的化简规则
2.6.5 框图及相应的信号流图的转换
2.6.6 梅逊增益公式
2.7 扰动作用下系统闭环传递函数
2.8 用MATLAB建立控制系统数学模型
小结与要求
习题
第3章 线性系统的时域分析法
3.1 概述
3.1.1 典型输入信号及其拉普拉斯变换
3.1.2 系统的一般响应及其相互关系
3.1.3 瞬态响应和稳态响应
3.1.4 控制系统的性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.2.1 一阶系统的数学模型
3.2.2 一阶系统的单位脉冲响应
3.2.3 一阶系统的单位阶跃响应
3.2.4 一阶系统的单位斜坡响应
3.2.5 一阶系统的单位加速度响应
3.3 二阶系统的时域分析
3.3.1 二阶系统的数学模型
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3 二阶系统的瞬态性能指标
3.3.4 二阶系统的单位脉冲响应
3.3.5 二阶系统的单位斜坡响应
3.3.6 改善二阶系统性能指标的措施
3.4 高阶系统的时域分析
3.4.1 高阶系统的瞬态响应
3.4.2 闭环主导极点
3.5 线性系统的稳定性分析
3.5.1 线性控制系统稳定性的概念
3.5.2 线性控制系统稳定的充分必要条件
3.5.3 劳斯稳定性判据
3.5.4 赫尔定性判据
3.5.5 结构不稳定系统的措施
3.6 线性系统的稳态误差分析
3.6.1 误差和稳态误差的基本概念
3.6.2 给定信号作用下的稳态误差分析
3.6.3 扰动信号作用下的稳态误差分析
3.6.4 改善系统稳态精度的方法
3.7 利用MATLAB对控制系行时域分析
小结与要求
习题
第4章 线性系统的根轨迹分析法
4.1 概述
4.1.1 根轨迹的基本概念
4.1.2 根轨迹方程及绘制条件
4.2 绘制根轨迹的基本法则
4.2.1 基本法则
4.2.2 闭环极点的确定
4.3 广义根轨迹的绘制
4.3.1 参数根轨迹
4.3.2 零度根轨迹
4.4 根轨迹的系统性能分析
4.4.1 增加开环零点、极点对根轨迹的影响
4.4.2 稳定系统分析和参数计算
4.5 控制系统的根轨迹性能分析与设计
4.6 利用MATLAB对控制系行根轨迹分析
小结与要求
习题
第5章 线性系统的频域分析法
5.1 概述
5.1.1 频率特性的基本概念
5.1.2 频率特性的表示方法
5.1.3 频域性能指标
5.2 典型环节的频率特性
5.3 系统的开环频率特性
5.3.1 基本概念
5.3.2 极坐标曲线的绘制
5.3.3 对数频率特性曲线的绘制
5.3.4 对数幅频特性与相频特性间的关系
5.4 Nyquist稳定性判据
5.4.1 基本原理
5.4.2 Nyquist判据
5.4.3 Nyquist对数稳定性判据
5.5 稳定裕量
5.5.1 基本概念
5.5.2 系统的稳定裕量
5.6 闭环系统的频域性能指标与分析
5.6.1 闭环系统的频域性能指标
5.6.2 高阶系统时域响应与频率响应的关系
5.7 利用MATLAB对控制系行频域特性分析
5.7.1 Bode图的绘制
5.7.2 Nyquist图的绘制
5.7.3 稳定裕量求解
小结与要求
习题
第6章 线性系统校正
6.1 概述
6.1.1 校正的基本概念
6.1.2 系统的性能指标
6.1.3 常用的校正方式及其特点
6.2 基本控制规律
6.2.1 PID控制规律的发展
6.2.2 比例(P)控制规律
6.2.3 积分(I)控制规律
6.2.4 微分(D)控制规律
6.2.5 比例-积分(PI)控制规律
6.2.6 比例-微分(PD)控制规律
6.2.7 比例-积分-微分(PID)控制规律
6.3 常用无源校正装置及其特性
6.3.1 分类与特征
6.3.2 无源超前校正装置
6.3.3 无源滞后校正装置
6.3.4 无源滞后-超前校正装置
6.3.5 无源超前、滞后和滞后