自動控制原理

本書主要介紹了經典控制理論和現代控制理論的基本概念、分析方法及應用。 ^[1] 

《自動控制原理》從實際應用的角度出發，介紹了經典控制理論和現代控制理論的基本概念、分析方法及應用。書中包括了控制系統的數學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻率特性法、離散系統分析、非線性系統分析和自動控制理論綜合等內容，強調的是物理概念和實際應用。《自動控制原理》力求突出物理概念，儘量減少煩瑣的數學推導，敍述深入淺出，通俗易懂，以大量例題形式介紹各種方法的實現過程，並結合當前報考研究生的需求，總結各類題型，從而達到拋磚引玉的效果。《自動控制原理》力圖以簡明、實用為特色，以滿足工程需要為宗旨。《自動控制原理》可作為應用型本科自動化、機電一體化及相關專業的教學用書，也可作為報考研究生的參考教材，還可作為各類職業技術學院、專科學校、成人高校等相關專業的教材。 ^[1] 

上篇

第1章自動控制的一般概念

1.1自動控制的基本概念與方式

1.1.1自動控制的基本概念

1.1.2自動控制系統的基本控制方式

1.2自動控制系統的分類

1.3對控制系統性能的基本要求及評價

1.3.1對控制系統的基本要求

1.3.2對控制系統性能的評價

本章小結

習題

第2章控制系統的數學模型

2.1線性定常系統微分方程的建立及求解

2.1.1線性定常系統微分方程的建立

2.1.2線性定常系統微分方程的求解

2.2線性定常系統的傳遞函數

2.2.1傳遞函數的基本概念

2.2.2傳遞函數的求解方法

2.2.3傳遞函數的性質

2.3控制系統的結構圖及其等效變換

2.3.1結構圖的組成和繪製

2.3.2結構圖的等效變換及化簡

2.3.3控制系統各類傳遞函數的確定方法

2.4控制系統的信號流圖

2.4.1信號流圖的基本概念

2.4.2信號流圖的繪製

2.4.3梅森增益公式及其應用

本章小結

習題

第3章線性系統的時域分析法

3.1一階系統的時域分析

3.1.1一階系統描述

3.1.2其他典型輸入信號的一階系統輸出響應

3.2二階系統的時域分析

3.2.1二階系統描述

3.2.2二階欠阻尼系統的性能指標計算

3.3控制系統的穩定性分析

3.3.1穩定的基本概念

3.3.2勞斯穩定判據

3.4控制系統的穩態誤差分析

3.4.1誤差與穩態誤差的關係

3.4.2控制系統類型

3.4.3給定信號作用下的穩態誤差

本章小結

習題

第4章線性系統的根軌跡法

4.1根軌跡的基本概念

4.1.1根軌跡的概念

4.1.2根軌跡方程

4.2根軌跡繪製的基本法則

4.2.1繪製根軌跡的基本法則

4.2.2閉環系統零點、極點與時間響應性能的關係

本章小結

習題

第5章線性系統的頻率特性法

5.1頻率特性的概述

5.1.1頻率特性的基本概念

5.1.2開環傳遞函數典型環節的分解

5.1.3系統典型環節與開環頻率特性的對應關係

5.2典型環節及系統開環頻率特性的繪製

5.2.1典型環節的極座標圖

5.2.2系統開環極座標圖的繪製

5.2.3典型環節的對數座標圖

5.2.4系統開環對數座標圖的繪製

5.3頻率域線性系統的穩定性分析

5.3.1奈氏判據中的相關概念

5.3.2奈奎斯特穩定判據的簡化描述

5.3.3奈奎斯特穩定判據在頻率特性曲線上的應用

5.4頻率域線性系統的相對穩定性分析

5.4.1幅值穿越頻率和相位裕量

5.4.2相位穿越頻率和幅值裕量

5.4.3開環對數幅頻特性曲線與系統性能之間的關係

本章小結

習題

第6章線性離散系統的分析

6.1線性離散系統的概述

6.1.1線性離散系統的基本結構

6.1.2線性離散系統的相關概念

6.2z變換理論

6.2.1z變換的描述

6.2.2z變換的求解方法

6.2.3z反變換

6.2.4z變換在求解差分方程中的應用

6.3離散系統的數學模型

6.3.1脈衝傳遞函數的定義

6.3.2脈衝傳遞函數的求解

6.3.3開環系統的脈衝傳遞函數

6.3.4閉環系統的脈衝傳遞函數

6.3.5脈衝傳遞函數與差分方程的相互轉換

6.4離散系統的動態性能分析

6.5離散系統的穩定性分析

6.5.1z域內離散系統穩定的充分必要條件

6.5.2離散系統的勞斯穩定判據

6.6離散系統的穩態誤差分析

6.6.1單位階躍信號輸入時系統的穩態誤差

6.6.2單位斜坡信號輸入時系統的穩態誤差

6.6.3單位加速度信號輸入時系統的穩態誤差

本章小結

習題

第7章非線性系統分析

7.1非線性系統的基本概念

7.1.1非線性系統的數學描述

7.1.2非線性特性的分類

7.1.3非線性系統的特點

7.2非線性系統的描述函數分析法

7.2.1描述函數的基本概念

7.2.2求解非線性特性的描述函數

7.2.3用描述函數法分析非線性系統的穩定性

7.3非線性系統的相平面分析法

7.3.1相平面的基本概念

7.3.2繪製相軌跡

7.3.3用相平面法分析非線性系統

本章小結

習題

第8章線性系統的狀態空間分析與綜合

8.1線性系統的狀態空間描述

8.1.1線性系統狀態空間描述的基本概念

8.1.2線性定常系統狀態空間表達式的建立方法

8.1.3線性定常系統狀態方程的解

8.1.4狀態空間表達式與系統傳遞函數矩陣的關係

8.2線性系統的可控性與可觀性

8.2.1可控性與可觀測性的基本概念

8.2.2線性定常系統可控性和可觀性的判斷方法

8.3線性定常系統的線性變換

8.3.1線性定常系統狀態空間表達式的線性變換

8.3.2線性定常系統結構分解

8.4線性定常系統的反饋結構及狀態觀測器

8.4.1線性定常系統的反饋結構及其對系統特性的影響

8.4.2線性定常系統的極點配置

8.4.3全維狀態觀測器及其設計

8.5李雅普諾夫穩定性分析

8.5.1基本概念

8.5.2線性定常系統的李雅普諾夫穩定性分析

本章小結

習題

下篇

第9章自動控制理論的綜合

9.1線性系統數學模型的建立方法

9.1.1原理描述

9.1.2舉例説明數學模型的建立及求解方法

9.2線性系統時域分析法的應用

9.2.1由系統結構圖或響應曲線確定傳遞函數或系統中的參數

9.2.2確定系統的傳遞函數並分析穩定性和穩態誤差等情況

9.2.3由開環傳遞函數確定主導極點與閉環系統動態特性的關係

9.2.4由狀態反饋矩陣求解與時間t=0有關的係數矩陣A

9.3線性系統根軌跡法的應用

9.4線性系統頻率特性法的應用

9.4.1線性系統頻率特性法描述

9.4.2線性系統頻率特性與傳遞函數的關係

9.5線性離散控制系統的設計及應用

9.6非線性系統的設計及應用

9.6.1用描述函數法分析非線性系統

9.6.2用相平面法分析非線性系統

9.6.3非線性系統性能分析

9.7狀態空間法設計及應用

9.7.1確定狀態空間表達式的相關問題

9.7.2給定狀態空間表達式或傳遞函數確定相關問題

9.7.3設計狀態反饋及狀態反饋矩陣K

9.7.4已知狀態空間表達式設計全維狀態觀測器

9.7.5線性離散系統的狀態空間表達式求解及穩定性分析

9.8控制系統的綜合校正與設計

9.8.1基礎知識介紹

9.8.2由已知條件對系統進行校正實現

附錄A

參考文獻 ^[1]