●编者目录 前言 章引论1 11自动控制系统概述1 111自动控制系统的一般概念1 112开环控制2 113闭环控制3 114闭环控制系统的基本组成5 115自动控制理论的发展5 12自动控制系统的类型6 121按信号流向划分6 122按输入信号变化规律划分6 123线性系统和非线性系统6 124定常系统和时变系统7 125连续系统和离散系统7 126单输入单输出系统与多输入 多输出系统8 13控制系统性能的基本要求和 本课程的主要任务8 131控制系统性能的基本要求8 132本课程的主要任务9 14自动控制系统实例*10 141磁盘驱动读取系统10 142烘烤炉温度控制系统10 143传动控制系统11 本章小结12 思考题12 习题12 第2章控制系统的数学模型14 21线性系统的时间域数学模型—— 微分方程14 211列写系统微分方程的一般方法14 212线性系统的特点16 213线性定常系统微分方程的求解16 214运动的模态*17 22非线性数学模型的线性化*18 23线性系统的复数域数学模型—— 传递函数19 231传递函数的定义19 232传递函数的基本性质20 233传递函数的常用表达形式20 234典型环节的传递函数21 24控制系统的结构图22 241结构图的组成和绘制23 242结构图的等效变换和简化25 25信号流图和梅森增益公式31 251信号流图的组成及性质31 252根据微分方程绘制信号流图32 253根据系统结构图绘制信号流图32 254梅森增益公式32 26MATLAB中数学模型的表示*35 261传递函数35 262控制系统的结构图模型35 263控制系统的零极点模型36 本章小结36 思考题36 习题36 MATLAB实践与拓展题*39 第3章控制系统的时域分析法40 31系统的时域响应及其性能 指标40 311典型输入信号40 312时域响应过程43 313性能指标43 32一阶系统的时域响应44 321一阶系统的数学模型和结构图44 322一阶系统的单位阶跃响应45 323一阶系统的单位脉冲响应46 324一阶系统的单位斜坡响应46 33二阶系统的时域响应47 331二阶系统的数学模型和结构图47 332二阶系统的单位阶跃响应48 333二阶系统阶跃响应的性能指标52 34高阶系统的时域响应54 341高阶系统的时域响应分析54 342闭环主导极点55 35线性系统的稳定性分析56 351稳定性的概念及定义56 352线性定常系统稳定的充分必要 条件57 353线性系统的代数判据——劳斯 稳定判据58 354控制系统的相对稳定性62 36控制系统的稳态误差63 361关于稳态误差的基本概念63 362给定信号作用下的稳态误差 （静态误差系数法）64 363扰动信号作用下的稳态误差68 364提高系统控制精度的措施71 37MATLAB在时域分析中的 应用71 371用MATLAB求系统的时域响应71 372任意函数作用下系统的响应73 373LTI观测器74 374Simulink中的时域响应分析 举例76 本章小结79 思考题79 习题79 MATLAB实践与拓展题*82 第4章控制系统的根轨迹分析法83 41根轨迹的基本概念83 411根轨迹的定义83 412根轨迹方程及其幅值和相角 条件84 42根轨迹绘制的基本规则85 421绘制根轨迹的基本规则86 422根轨迹绘制例题97 43广义根轨迹100 431参量根轨迹101 432零度根轨迹103 44控制系统的根轨迹分析法106 441根轨迹与稳定性分析106 442根轨迹与动态性能分析107 443增加开环零、极点对控制系统 性能的影响108 444设计示例：磁盘驱动读取系统111 45MATLAB在根轨迹绘制中的 应用*112 本章小结114 思考题114 习题114 MATLAB实践与拓展题*116 第5章控制系统的频域分析118 51频率特性118 511频率特性的基本概念118 512频率特性的求取122 513频率特性的图示法123 52典型环节的频率特性124 521比例环节124 522积分环节125 523纯微分环节125 524惯性环节126 525一阶微分环节128 526振荡环节128 527二阶微分环节131 528延迟环节131 53控制系统的开环频率特性132 531开环奈氏图132 532开环Bode图135 533最小相位系统和非最小相位 系统137 534延迟系统138 535传递函数的实验法确定138 54奈奎斯特稳定判据141 541引言141 542幅角原理142 543奈氏判据144 544奈氏判据中N的简易判断方法146 55稳定裕量147 551相对稳定性147 552两个重要频率148 553两个稳定裕量指标149 554稳定裕量在Bode图中的表示151 555相对稳定性与对数幅频特性曲线 中频段的关系151 556稳定裕量指标的求解152 56频率特性与系统性能的关系154 561开环对数频率特性曲线与系统 性能的关系154 562开环频域指标与闭环时域指标的 关系156 563开环频域指标与闭环频域指标的 关系157 57例题精解*159 58MATLAB频域特性分析*163 581用MATLAB绘制奈氏图163 582用MATLAB绘制Bode图164 本章小结166 思考题166 习题167 MATLAB实践与拓展题*171 第6章控制系统的校正173 61校正的基本概念和方法173 611校正的基本概念173 612常用的校正方法174 613校正的性能指标175 614校正装置及校正目标176 62串联超前校正177 621超前校正装置及特点177 622超前校正装置的设计179 63串联滞后校正182 631滞后校正装置及特点182 632滞后校正装置的设计183 64串联滞后超前校正187 641滞后超前校正装置及特点187 642滞后超前校正装置的设计188 65PID控制器190 651比例积分(PI)控制器191 652比例微分(PD)控制器191 653比例积分微分(PID) 控制器192 654PID控制器的实现194 66期望频率特性法校正194 661期望开环对数幅频特性曲线的 绘制195 662期望特性法串联校正196 67反馈校正198 671反馈校正的原理198 672反馈校正的设计199 673反馈校正的其他应用201 68复合校正202 681复合校正的基本概念202 682按扰动补偿的复合校正203 683按输入补偿的复合校正204 69例题精解*205 610基于MATLAB和Simulink的 系统校正*208 6101相位超前校正209 6102相位滞后校正211 6103利用Simulink工具箱实现系统 校正213 本章小结216 思考题217 习题219 MATLAB实践与拓展题*222 第7章非线性系统分析224 71引言224 72典型非线性特性225 721常见的几种典型非线性特性225 722非线性系统的特征228 723非线性特性的应用230 724非线性系统的分析方法231 73描述函数法232 731描述函数的定义及求法232 732典型非线性特性的描述函数234 733非线性系统的稳定性分析240 734自激振荡的分析与计算241 74相平面法244 741相平面法的基本概念244 742相轨迹图的绘制245 743奇点和奇线249 744用相平面法分析非线性系统253 75MATLAB在非线性系统分析中 的应用257 本章小结263 思考题263 习题264 MATLAB实践与拓展题*267 第8章离散控制系统268 81引言268 811离散系统的基本概念268 812离散系统的特点269 82信号的采样与复现269 821采样过程269 822采样定理270 823零阶保持器272 83z变换274 831z变换的定义274 832z变换的性质277 833z反变换280 84离散系统的数学模型282 841离散系统的数学定义282 842脉冲传递函数284 843开环系统脉冲传递函数286 844闭环系统脉冲传递函数287 85离散系统的性能分析291 851稳定性分析与判断291 852稳态误差及其计算293 853闭环极点与瞬态响应的关系295 854动态性能分析297 86MATLAB在离散系统分析中 的应用*301 本章小结303 思考题303 习题303 MATLAB实践与拓展题*306 附录A常用函数的拉氏变换表和z 变换表307 附录BMATLAB和Simulink简介308 附录C控制理论中常用术语的 中英文对照表311 参考文献322
内容简介
本书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。本书内容新、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。本书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......
前言 本书版（2010年8月，机械工业出版社出版，江苏省精品教材）是江南大学自动控制原理课程组为适应自动化专业不断发展的需求而编写的。第2版是在版的基础上，通过广泛听取使用本教材任课教师和学生的意见，结合专业和学科发展前沿，以及课程组多年来的教学改革成果，并参考了国内外控制理论的经典教材，经反复讨论修订而成。本次修订的主要目的在于通过结构调整和内容充实，进一步强化理论在工程实际中的应用，在叙述上更重视专业知识的拓展与应用。具体表现在以下几个方面： (1)结构模块清晰。每章由导读和小结模块、理论学习模块、自主学习和讨论探究模块、课外实践模块、复习思考题模块“五大模块”组成，既有利于教师讲解，也有益于学生学习。 (2)每章后的习题由三部分组成：以基本概念和基本理论为主的思考题、以分析和解决问题为主的计算和分析题，以及以能力提高为主的MATLAB实践与知识拓展题。多样化的习题便于学生及时总......
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