自動控制原理

《高職高專“十二五”規劃教材：自動控制原理（第2版）》內容包括自動控制系統的基本分析和設計方法，全書共分7章，前6章介紹連續控制系統的建模、時域分析、根軌跡分析、頻域分析、系統校正等方法。特別是在時域分析中重點介紹了工程實際中常用的pid控制器，以及pid控制作用對系統性能的影響。第7章較詳細地介紹了matlab仿真軟件的基本知識和常用命令，並針對前6章內容，採用matlab方法進行了研究，即使是沒有接觸過matlab的讀者，也能夠輕鬆地學會mat，lab仿真方法。最後編排了模擬實驗內容，可供初學者作為學習電子模擬方法的實驗指導書。

《高職高專“十二五”規劃教材：自動控制原理（第2版）》的特點是實用性突出，注重能力的培養。書中配有的各章學習指導、小結、解題示範，以及最後的模擬實驗方法，無不有效地訓練了學生解決實際問題的能力和動手能力。通過理論與實際的有效結合，使學生能夠打下較牢固的理論基礎。matlab方法的掌握，為系統的分析和設計提供了有力的工具，進一步提高了學生的研發能力。

《高職高專“十二五”規劃教材：自動控制原理（第2版）》可作為高等職業技術學院、高等工程專科學校、成人高校電氣工程自動化、通信、計算機、自動控制等專業，以及少學時或非自動化專業本科生教材；同時，還可作為自動化類崗位培訓教材以及供從事自動化的科技人員參考。

第1章 緒論

1.1 自動控制的基本概念

1.1.1 自動控制問題的提出

1.1.2 自動控制系統的定義

1.2 自動控制的基本方式

1.2.1 開環控制

1.2.2 閉環控制

1.2.3 閉環控制系統的基本組成

1.2.4 複合控制

1.3 自動控制系統的分類

1.3.1 按給定信號的特徵劃分

1.3.2 按系統參數的變化特性劃分

1.3.3 按系統的數學描述劃分

1.3.4 按信號傳遞的連續性劃分

1.3.5 按系統的輸入與輸出信號的數量劃分

1.4 自動控制系統的要求

1.4.1 對系統的要求

1.4.2 控制系統的分析與設計

1.5 解題示範

學習指導與小結

習題

第2章 自動控制系統的數學模型

2.1 自動控制系統的微分方程

2.1.1 微分方程建立的一般方法

2.1.2 線性常係數微分方程的求解

2.2 傳遞函數

2.2.1 傳遞函數的定義及求取

2.2.2 傳遞函數的性質及侷限

2.3 典型環節及其傳遞函數

2.4 動態結構圖及其等效變換

2.4.1 結構圖的組成

2.4.2 繪製結構圖的一般步驟

2.4.3 結構圖的等效變換及其簡化

2.5 自動控制系統的重要傳遞函數

2.6 解題示範

學習指導與小結

習題

第3章 時域分析法

3.1 典型輸入信號和時域性能指標

3.1.1 典型輸入信號

3.1.2 階躍響應性能指標

3.2 一階系統時域分析

3.2.1 一階系統的數學模型

3.2.2 一階系統單位階躍響應

3.2.3 一階系統的性能指標

3.3 典型二階系統時域分析

3.3.1 典型二階系統的數學模型

3.3.2 典型二階系統的單位階躍響應

3.3.3 典型二階系統的參數 、wn對性能的影響

3.3.4 欠阻尼二階系統暫態性能指標估算

3.4 高階系統分析

3.4.1 高階系統的單位階躍響應

3.4.2 閉環零、極點對系統性能的影響

3.4.3 閉環主導極點

3.5 控制系統的穩定性分析

3.5.1 穩定性的概念及線性系統穩定的充要條件

3.5.2 勞斯穩定判據

3.5.3 兩種特殊情況

3.5.4 勞斯穩定判據在系統分析中的應用

3.6 控制系統的穩態誤差分析

3.6.1 穩態誤差的定義及一般計算公式

3.6.2 控制系統的型別

3.6.3 給定信號作用下的穩態誤差分析

3.6.4 擾動信號作用下的穩態誤差分析

3.7 pid基本控制作用對系統性能的影響

3.7.1 比例（p）控制

3.7.2 比例加微分（pd）控制

3.7.3 積分（i）控制

3.7.4 比例加積分（pi）控制

3.7.5 比例加積分加微分（pid）控制

3.8 解題示範

學習指導與小結

習題

第4章 根軌跡法

4.1 根軌跡的基本概念

4.2 根軌跡的定義及根軌跡方程

4.3 繪製根軌跡的基本法則

4.3.1 繪製根軌跡的基本法則

4.3.2 閉環極點的確定

4.3.3 增加開環零、極點對根軌跡的影響

4.4 解題示範

學習指導與小結

習題

第5章 線性系統的頻率響應法

5.1 頻率特性

5.1.1 基本概念

5.1.2 頻率特性的定義

5.1.3 頻率特性的幾何表示法

5.2 典型環節的頻率特性

5.3 控制系統的開環頻率特性

5.3.1 開環極座標圖

5.3.2 開環伯德圖

5.3.3 最小相位系統與非最小相位系統

5.4 奈奎斯特穩定判據

5.4.1 輔助函數f（s）

5.4.2 幅角原理

5.4.3 奈氏判據

5.4.4 伯德圖上的穩定性判據

5.5 用開環頻率特性分析系統性能

5.5.1 穩定裕度

5.5.2 開環頻域指標與時域性能指標的關係

5.5.3 三頻段與系統性能

5.6 閉環頻率特性

5.6.1 閉環頻率特性與開環頻率特性的關係

5.6.2 閉環頻域指標

5.7 解題示範

學習指導與小結

習題

第6章 控制系統的校正

6.1 校正的基本概念

6.1.1 校正的定義

6.1.2 校正方式

6.1.3 設計方法

6.2 頻率法串聯校正

6.2.1 串聯超前校正

6.2.2 串聯滯後校正

6.2.3 串聯滯後-超前校正

6.2.4 pid調節器

6.3 控制系統的複合校正

6.3.1 按擾動補償的複合校正

6.3.2 按輸入補償的複合校正

6.4 解題示範

學習指導與小結

習題

第7章 控制系統的matlab仿真與模擬實驗

7.1 matlab簡介

7.1.1 matlab的安裝

7.1.2 matlab工作界面

7.1.3 matlab命令窗口

7.2 matlab基本操作命令

7.2.1 簡單矩陣的輸入

7.2.2 複數矩陣輸入

7.2.3 matlab語句和變量

7.2.4 語句以“％”開始和以分號“；”結束的特殊效用

7.2.5 工作空間信息的獲取、退出和保存

7.2.6 常數與算術運算符

7.2.7 matlab圖形窗口

7.2.8 matlab編程指南

7.3 matlab在控制系統中的應用

7.3.1 用matlab建立傳遞函數模型

7.3.2 用matlab求系統的零點、極點及特徵多項式

7.3.3 用matlab繪製二維圖形

7.3.4 用matlab分析控制系統性能

7.4 simulink方法建模與仿真

7.5 自動控制理論模擬實驗與simulink仿真

實驗一 典型環節及階躍響應測試

實驗二 系統頻率特性測量

實驗三 連續系統的頻率法串聯校正

附錄1 拉普拉斯（laplace）變換

附錄2 matlab常用命令

參考文獻