自动控制原理 第2版

　　《自动控制原理（第2版）》主要面向教学研究型大学自动化类学生，同时为适应不同专业和不同层次教学的需要，各章所述的基本分析方法尽可能做到相对独立，以便使用者灵活选择。全书从适应教学研究型大学的角度出发，以经典控制理论为主，较系统地介绍了自动控制理论的基本内容，着重于基本概念、基本理论和基本分析方法及典型应用。全书共分8章，包括：自动控制系统概论、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统等。《自动控制原理（第2版）》内容新、实用性强、重点突出、叙述深入浅出、文字简明流畅。书中除有一般性的例题外和习题外，另有一实例贯穿教材始终，每章还附有综合性的例题精解以及MATLAB在控制系统分析和设计方面的应用。每章都设有导读和小结，便于学生学习和总结。《自动控制原理（第2版）》可作为普通高等工科学校自动化、电气工程及其自动化、机械制造及自动化、测控技术与仪器以及系统工程、电力、冶金等专业的“自动控制原理”课程（48-72学时）的教材，也可作为从事自动化类各种专业的工程技术人员自学参考用书。

前言
第1章 引论
1.1 自动控制系统概述
1.1.1 自动控制系统的一般概念
1.1.2 开环控制
1.1.3 闭环控制
1.1.4 闭环控制系统的基本组成
1.1.5 自动控制理论的发展
1.2 自动控制系统的类型
1.2.1 按信号流向划分
1.2.2 按输入信号变化规律划分
1.2.3 线性系统和非线性系统
1.2.4 定常系统和时变系统
1.2.5 连续系统和离散系统
1.2.6 单输入单输出系统与多输入多输出系统
1.3 控制系统性能的基本要求和本课程的主要任务
1.3.1 控制系统性能的基本要求
1.3.2 本课程的主要任务
1.4 自动控制系统实例
1.4.1 磁盘驱动读取系统
1.4.2 烘烤炉温度控制系统
1.4.3 传动控制系统
本章小结
思考题
习题

第2章 控制系统的数学模型
2.1 线性系统的时间域数学模型：微分方程
2.1.1 列写系统微分方程的一般方法
2.1.2 线性系统的特点
2.1.3 线性定常系统微分方程的求解
2.1.4 运动的模态
2.2 非线性数学模型的线性化
2.3 线性系统的复数域数学模型：传递函数
2.3.1 传递函数的定义
2.3.2 传递函数的基本性质
2.3.3 传递函数的常用表达形式
2.3.4 典型环节的传递函数
2.4 控制系统的结构图
2.4.1 结构图的组成和绘制
2.4.2 结构图的等效变换和简化
2.5 信号流图和梅森增益公式
2.5.1 信号流图的组成及性质
2.5.2 根据微分方程绘制信号流图
2.5.3 根据系统结构图绘制信号流图
2.5.4 梅森增益公式
2.6 MATLAB中数学模型的表示
2.6.1 传递函数
2.6.2 控制系统的结构图模型
2.6.3 控制系统的零极点模型
本章小结
思考题
习题
MATLAB实践与拓展题

第3章 控制系统的时域分析法
3.1 系统的时域响应及其性能指标
3.1.1 典型输入信号
3.1.2 时域响应过程
3.1.3 性能指标
3.2 一阶系统的时域响应
3.2.1 一阶系统的数学模型和结构图
3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应
3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应
3.2.4 一阶系统的单位斜坡响应
3.3 二阶系统的时域响应
3.3.1 二阶系统的数学模型和结构图
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3 二阶系统阶跃响应的性能指标
3.4 高阶系统的时域响应
3.4.1 高阶系统的时域响应分析
3.4.2 闭环主导极点
3.5 线性系统的稳定性分析
3.5.1 稳定性的概念及定义
3.5.2 线性定常系统稳定的充分必要条件
3.5.3 线性系统的代数判据：劳斯稳定判据
3.5.4 控制系统的相对稳定性
3.6 控制系统的稳态误差
3.6.1 关于稳态误差的基本概念
3.6.2 给定信号作用下的稳态误差（静态误差系数法）
3.6.3 扰动信号作用下的稳态误差
3.6.4 提高系统控制精度的措施
3.7 MATLAB在时域分析中的应用
3.7.1 用MATLAB求系统的时域响应
3.7.2 任意函数作用下系统的响应
3.7.3 LTI观测器
3.7.4 Simulink中的时域响应分析举例
本章小结
思考题
习题
MATLAB实践与拓展题

第4章 控制系统的根轨迹分析法
4.1 根轨迹的基本概念
4.1.1 根轨迹的定义
4.1.2 根轨迹方程及其幅值和相角条件
4.2 根轨迹绘制的基本规则
4.2.1 绘制根轨迹的基本规则
4.2.2 根轨迹绘制例题
4.3 广义根轨迹
4.3.1 参量根轨迹
4.3.2 零度根轨迹
4.4 控制系统的根轨迹分析法
4.4.1 根轨迹与稳定性分析
4.4.2 根轨迹与动态性能分析
4.4.3 增加开环零、极点对控制系统性能的影响
4.4.4 设计示例：磁盘驱动读取系统
4.5 MATLAB在根轨迹绘制中的应用
本章小结
思考题
习题
MATLAB实践与拓展题

第5章 控制系统的频域分析
5.1 频率特性
5.1.1 频率特性的基本概念
5.1.2 频率特性的求取
5.1.3 频率特性的图示法
5.2 典型环节的频率特性
5.2.1 比例环节
5.2.2 积分环节
5.2.3 纯微分环节
5.2.4 惯性环节
5.2.5 一阶微分环节
5.2.6 振荡环节
5.2.7 二阶微分环节
5.2.8 延迟环节
5.3 控制系统的开环频率特性
5.3.1 开环奈氏图
5.3.2 开环Bode图
5.3.3 最小相位系统和非最小相位系统
5.3.4 延迟系统
5.3.5 传递函数的实验法确定
5.4 奈奎斯特稳定判据
5.4.1 引言
5.4.2 幅角原理
5.4.3 奈氏判据
5.4.4 奈氏判据中N的简易判断方法
5.5 稳定裕量
5.5.1 相对稳定性
5.5.2 两个重要频率
5.5.3 两个稳定裕量指标
5.5.4 稳定裕量在Bode图中的表示
5.5.5 相对稳定性与对数幅频特性曲线中频段的关系
5.5.6 稳定裕量指标的求解
5.6 频率特性与系统性能的关系
5.6.1 开环对数频率特性曲线与系统性能的关系
5.6.2 开环频域指标与闭环时域指标的关系
5.6.3 开环频域指标与闭环频域指标的关系
5.7 例题精解
5.8 MATLAB频域特性分析
5.8.1 用MATLAB绘制奈氏图
5.8.2 用MATLAB绘制Bode图
本章小结
思考题
习题
MATLAB实践与拓展题

第6章 控制系统的校正
6.1 校正的基本概念和方法
6.1.1 校正的基本概念
6.1.2 常用的校正方法
6.1.3 校正的性能指标
6.1.4 校正装置及校正目标
6.2 串联超前校正
6.2.1 超前校正装置及特点
6.2.2 超前校正装置的设计
6.3 串联滞后校正
6.3.1 滞后校正装置及特点
6.3.2 滞后校正装置的设计
6.4 串联滞后超前校正
6.4.1 滞后超前校正装置及特点
6.4.2 滞后超前校正装置的设计
6.5 PID控制器
6.5.1 比例积分（PI）控制器
6.5.2 比例微分（PD）控制器
6.5.3 比例积分微分（PID）控制器
6.5.4 PID控制器的实现
6.6 期望频率特性法校正
6.6.1 期望开环对数幅频特性曲线的绘制
6.6.2 期望特性法串联校正
6.7 反馈校正
6.7.1 反馈校正的原理
6.7.2 反馈校正的设计
6.7.3 反馈校正的其他应用
6.8 复合校正
6.8.1 复合校正的基本概念
6.8.2 按扰动补偿的复合校正
6.8.3 按输入补偿的复合校正
6.9 例题精解
6.1 0基于MATLAB和Simulink的系统校正
6.1 0.1 相位超前校正
6.1 0.2 相位滞后校正
6.1 0.3 利用Simulink工具箱实现系统校正
本章小结
思考题
习题
MATLAB实践与拓展题

第7章 非线性系统分析
7.1 引言
7.2 典型非线性特性
7.2.1 常见的几种典型非线性特性
7.2.2 非线性系统的特征
7.2.3 非线性特性的应用
7.2.4 非线性系统的分析方法
7.3 描述函数法
7.3.1 描述函数的定义及求法
7.3.2 典型非线性特性的描述函数
7.3.3 非线性系统的稳定性分析
7.3.4 自激振荡的分析与计算
7.4 相平面法
7.4.1 相平面法的基本概念
7.4.2 相轨迹图的绘制
7.4.3 奇点和奇线
7.4.4 用相平面法分析非线性系统
7.5 MATLAB在非线性系统分析中的应用
本章小结
思考题
习题
MATLAB实践与拓展题

第8章 离散控制系统
8.1 引言
8.1.1 离散系统的基本概念
8.1.2 离散系统的特点
8.2 信号的采样与复现
8.2.1 采样过程
8.2.2 采样定理
8.2.3 零阶保持器
8.3 z变换
8.3.1 z变换的定义
8.3.2 z变换的性质
8.3.3 z反变换
8.4 离散系统的数学模型
8.4.1 离散系统的数学定义
8.4.2 脉冲传递函数
8.4.3 开环系统脉冲传递函数
8.4.4 闭环系统脉冲传递函数
8.5 离散系统的性能分析
8.5.1 稳定性分析与判断
8.5.2 稳态误差及其计算
8.5.3 闭环极点与瞬态响应的关系
8.5.4 动态性能分析
8.6 MATLAB在离散系统分析中
的应用
本章小结
思考题
习题
MATLAB实践与拓展题

附录A 常用函数的拉氏变换表和z变换表
附录B MATLAB和Simulink简介
附录C 控制理论中常用术语的
中英文对照表
参考文献