本书比较全面地阐述自动控制的理论及应用。全书共分8章和3个附录,主要内容包括:线性系统的数学模型、时域响应分析、根轨迹法、频域特性分析、控制系统的设计与校正、非线性系统分析、采样控制系统,以及在MATLAB与Simulink支持下对控制系统进行计算机辅助分析与设计。全书内容取材新颖,阐述深入浅出。为了便于自学,各章均附有典型例题详解、精选的习题和考研试题。

第1章 绪论
1.1 开环控制和闭环控制
1.1.1 开环控制
1.1.2 闭环控制(反馈控制)
1.2 自动控制系统的组成及术语
1.3 自动控制系统的类型
1.3.1 按信号流向划分
1.3.2 按系统输入信号划分
1.3.3 线性系统和非线性系统
1.3.4 定常系统和时变系统
1.3.5 连续系统和离散系统
1.3.6 单输入单输出系统与多输入多输出系统
1.4 自动控制系统性能的基本要求
1.5 自动控制课程的主要任务
1.5.1 阶跃函数
1.5.2 斜坡函数(等速度函数)
1.5.3 抛物线函数(等加速度函数)
1.5.4 脉冲函数
1.5.5 正弦函数
1.6 自动控制系统实例
1.6.1 造纸机分部传动控制系统
1.6.2 谷物湿度控制系统
1.6.3 烘烤炉温度控制系统
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第2章 线性系统的数学模型
2.1 线性系统的微分方程
2.2 微分方程的线性化
2.3 传递函数
2.3.1 传递函数的概念
2.3.2 传递函数的特点
2.3.3 典型环节的传递函数
2.4 方框图
2.4.1 方框图
2.4.2 系统方框图的构成
2.4.3 环节间的连接
2.4.4 方框图的变换和简化
2.5 信号流图
2.5.1 信号流图的定义
2.5.2 系统的信号流图
2.5.3 信号流图的定义和术语
2.5.4 信号流图的性质
2.5.5 信号流图的简化
2.5.6 信号流图的增益公式
2.6 MATLAB中数学模型的表示
2.6.1 传递函数
2.6.2 传递函数的特征根及零、极点图
2.6.3 控制系统的方框图模型
2.6.4 控制系统的零、极点模型
2.6.5 状态空间表达式
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第3章 控制系统的时域分析
3.1 线性定常系统的时域响应
3.2 控制系统时域响应的性能指标
3.2.1 稳态性能指标
3.2.2 动态性能指标
3.3 线性定常系统的稳定性
3.3.1 稳定性的概念
3.3.2 线性定常系统稳定的充分必要条件
3.3.3 劳斯判据(Routh判据)
3.3.4 赫尔维茨判据(Hurwitz判据)
3.3.5 系统参数对稳定性的影响
3.3.6 相对稳定性和稳定裕量
3.4 系统的稳态误差
3.4.1 误差及稳态误差的定义
3.4.2 稳态误差分析
3.4.3 稳态误差的计算
3.4.4 应用静态误差系数计算给定信号作用下的稳态误差
3.4.5 扰动信号作用下的稳态误差与系统结构的关系
3.4.6 改善系统稳态精度的途径
3.4.7 系统的动态误差系数
3.5 一阶系统的时域响应
3.5.1 数学模型
3.5.2 单位阶跃响应
3.5.3 性能指标
3.5.4 一阶系统的单位脉冲响应
3.6 二阶系统的时域响应
3.6.1 二阶系统的数学模型
3.6.2 二阶系统的单位阶跃响应
3.6.3 二阶系统的单位脉冲响应
3.7 高阶系统的瞬态响应
3.7.1 高阶系统的瞬态响应
3.7.2 高阶系统的降阶
3.7.3 零、极点对阶跃响应的影响
3.8 用MATLAB和Simulink进行瞬态响应分析
3.8.1 单位脉冲响应
3.8.2 单位阶跃响应
3.8.3 斜坡响应
3.8.4 任意函数作用下系统的响应
3.8.5 由系统传递函数求系统的响应
3.8.6 系统阶跃响应的性能指标
3.8.7 Simulink建模与仿真
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第4章 根轨迹法
4.1 根轨迹的基本概念
4.1.1 根轨迹
4.1.2 根轨迹的基本条件
4.2 绘制根轨迹的基本规则
4.3 根轨迹绘制举例
4.4 广义根轨迹
4.4.1 参数根轨迹
4.4.2 多参数根轨迹簇
4.4.3 正反馈系统的根轨迹(零度根轨迹)
4.5 根轨迹分析系统的性能
4.5.1 根轨迹确定系统的闭环极点
4.5.2 根轨迹分析系统的动态特性
4.5.3 开环零点对根轨迹的影响
4.5.4 开环极点对根轨迹的影响
4.6 MATLAB绘制系统的根轨迹
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第5章 控制系统的频域分析
5.1 频率特性
5.1.1 频率特性概述
5.1.2 频率特性的求取
5.1.3 频域性能指标
5.2 典型环节的频率特性
5.2.1 概述
5.2.2 典型环节的频率特性
5.3 系统的开环频率特性
5.3.1 系统的开环对数频率特性
5.3.2 系统开环极坐标图(奈氏图)
5.3.3 *小相位和非*小相位系统
5.4 奈奎斯特稳定判据
5.4.1 映射定理
5.4.2 Nyquist轨迹及其映射
5.4.3 Nyquist稳定判据一
5.4.4 Nyquist稳定判据二
5.4.5 Nyquist对数稳定判据
5.5 控制系统的相对稳定性
5.5.1 增益裕量
5.5.2 相角裕量
5.5.3 用幅相频率特性曲线分析系统稳定性
5.6 闭环系统的频率特性
5.6.1 等M圆(等幅值轨迹)
5.6.2 等N圆(等相角轨迹)
5.6.3 利用等M圆和等N圆求单位反馈系统的闭环频率特性
5.6.4 非单位反馈系统的闭环频率特性
5.7 用频率特性分析系统品质
5.7.1 闭环频域性能指标与时域性能指标的关系
5.7.2 开环频率特性与时域响应的关系
5.8 MATLAB频域特性分析
5.8.1 Bode图
5.8.2 Nyquist图
5.8.3 Nichols图
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第6章 控制系统的设计与校正
6.1 概述
6.1.1 系统的性能指标
6.1.2 系统的校正
6.2 线性系统的基本控制规律
6.2.1 比例(P)控制作用
6.2.2 比例-微分(PD)控制作用
6.2.3 积分(I)控制作用
6.2.4 比例-积分-微分(PID)控制作用
6.3 校正装置及其特性
6.3.1 无源超前校正装置
6.3.2 无源滞后校正装置
6.3.3 无源滞后-超前校正装置
6.4 采用根轨迹法进行串联校正
6.4.1 串联超前校正
6.4.2 串联滞后校正
6.4.3 滞后-超前校正
6.5 频率法进行串联校正
6.5.1 频率法的串联超前校正
6.5.2 频率法的串联滞后校正
6.5.3 频率法的串联滞后-超前校正
6.5.4 按期望特性对系统进行串联校正
6.6 反馈校正
6.6.1 比例负反馈校正
6.6.2 微分