21世纪高等学校规划教材 自动控制理论

《自动控制理论》为21世纪高等学校规划教材。全书共分10章，包括经典控制理论和现代控制理论两大部分。经典控制理论主要阐述了自动控制系统的基本概念，控制系统的数学模型，线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法及校正方法；对线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性及稳态误差、动态性能分析以及*少拍设计等问题，进行了比较详细的讨论；在非线性控制系统分析方面，给出了相平面和描述函数两种常用的分析方法。现代控制理论主要阐述了控制系统的状态空间模型及建立方法，对控制系统进行定量分析即状态方程求解和定性分析，包括能控性分析和能观测性分析，主要讨论在状态空间设计中两种常用的设计方法——状态反馈和输出反馈，以及状态反馈的实现问题，即状态观测器的设计。*后讨论线性定常连续系统的稳定性分析方法，即李亚普诺夫第二法。《自动控制理论》可作为普通高等学校电气信息类以及高职高专自动化类相关专业教材，还可作为从事自动控制系统工程技术人员的参考用书。

前言第1章 绪论1.1 引言1.2 自动控制系统的基本原理与结构1.3 自动控制系统的分类1.4 对自动控制系统的基本要求1.5 自动控制系统举例习题第2章 控制系统的数学模型2.1 引言2.2 系统微分方程的建立2.3 传递函数2.4 系统的结构图和传递函数2.5 信号流图及梅逊公式2.6 非线性数学模型的线性化2.7 控制系统数学模型的建立与转换方法习题第3章 控制系统的状态空间模型3.1 状态与状态空间3.2 状态方程与输出方程3.3 状态空间模型与输入一输出模型之间的关系3.4 利用状态空间模型求解线性定常系统3.5 利用Matlab分析状态空间模型习题第4章 线性系统的时域分析4.1 典型输入信号和时域性能指标4.2 一阶系统的时域响应分析4.3 二阶系统的时域响应分析4.4 高阶系统的时域分析4.5 控制系统的稳定性分析4.6 控制系统的稳态误差4.7 利用Matlab进行时域分析习题第5章 根轨迹法5.1 根轨迹的基本概念5.2 绘制根轨迹的基本法则5.3 广义根轨迹5.4 按根轨迹分析控制系统5.5 利用Matlab进行根轨迹分析习题第6章 线性系统的频域分析法6.1 频率特性6.2 典型环节的频率特性6.3 小相位系统与非小相位系统6.4 开环频率特性曲线的绘制6.5 频率稳定判据6.6 相对稳定性分析6.7 频率特性与控制系统性能的关系6.8 利用Matlab绘制频域响应图及分析频域稳定性习题第7章 控制系统的校正7.1 系统的设计与校正问题7.2 基本控制规律简介7.3 常用校正装置及其特性7.4 串联校正7.5 反馈校正7.6 复合校正7.7 利用Matlab进行系统设计习题第8章 线性控制系统的状态空间分析与设计8.1 状态方程的标准形8.2 线性定常连续系统的能控性8.3 线性定常连续系统的能观测性8.4 控制系统的结构分解8.5 能控标准形和能观测标准形8.6 状态反馈与输出反馈8.7 闭环系统的极点配置8.8 状态观测器设计8.9 带有状态观测器的状态反馈系统8.1 0李亚普诺夫稳定性分析8.1 1利用Matlab进行状态空间分析与设计习题第9章 离散控制系统9.1 引言9.2 信号的采样与保持9.3 z变换与z反变换9.4 离散系统的数学模型9.5 离散系统的性能分析9.6 少拍采样控制系统的设计习题第10章 非线性控制系统10.1 典型非线性特性10.2 描述函数法10.3 用描述函数分析非线性控制系统10.4 相平面法10.5 非线性系统的相平面分析10.6 利用Matiab进行非线性系统分析习题参考文献

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术基础科学，在工程、军事以及社会经济的各个领域有着广泛的应用。它的早期是以反馈理论为基础的自动调节原理；由于在军事和航空中的成功应用，第二次世界大战后形成了完整的经典控制理论体系。20世纪60年代，随着现代应用数学和计算机技术的发展，以及科技和经济的发展，逐渐形成了现代控制理论体系；目前，自动控制理论已进人大系统理论和智能控制理论的新阶段。这就使得“自动控制理论”课程具有理论概念强、工程背景深厚、强调方法论教育的特点。　　本书是编者结合自己多年从事自动控制理论教学的经验，参阅并吸取了大量国内外优秀教材，根据学校教学改革的需要，同时为了满足研究生入学考试的需要编写而成。　　本书共分10章。第1章绪论主要介绍了自动控制系统的基本原理和结构，自动控制系统的分类，以及对自动控制系统的要求等。使学生对有关自动控制的概念有一定的了解，为后面内容的学习奠定基础。第2章介绍了控制系统的数学模型，首先根据电路原理建立微分方程，再转化成传递函数，对于复杂系统，采用结构图化简和梅森公式求传递函数。后利用Matlab仿真软件建立控制系统的数学模型。第3章和第8章采用状态空间法，首先建立系统的状态空间模型，然后对系统的状态空间进行分析和设计。第4、5、6章介绍了线性定常连续系统的分析方法，即时域法、根轨迹法和频域法。第7章介绍了线性系统的校正方法，包括串联校正、反馈校正和复合校正。第9章介绍了离散系统的基本理论，数学模型，性能分析和少拍系统的设计等。第10章介绍了非线性系统的两种分析方法，相平面法和描述函数法，全书内容精炼，理论阐述深入浅出，突出物理概念，结合工程实践，便于应用。　　本书由辽宁工业大学王立红和长春工程学院张允主编。其中，第1、2、4、6、9章由长春工程学院张允编写，第3章和第8章由辽宁工业大学王立红编写，第5章由长春工程学院李琳娜编写，第7章和第10章由长春工程学院梁春晖编写。本书由浙江工业大学王万良教授审阅，提出了诸多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。　　由于作者水平有限，编写时间仓促，书中难免存在错误和不当之处，恳请广大读者给予批评指正。