自動控制原理

《自動控制原理》着重介紹經典控制理論的基本概念、基本原理和基本方法，內容主要包括自動控制系統的基本概念、線性控制系統的數學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法、控制系統的校正、採樣控制系統（含Z變換）、非線性控制系統、狀態空間分析。為了方便使用，還介紹了拉普拉斯變換以及MATLAB軟件在系統分析和設計中的具體應用。

《自動控制原理》適合應用型本科電力系統及自動化、自動化、機械工程及自動化、測控技術等相關專業人才培養使用，也可供有關工程技術人員參考。 ^[1] 

第1章 緒論

1．1 引言

1．2 隨動系統與過程控制系統

1．2．1 位置隨動系統

1．2．2 過程控制系統

1．3 開環控制與閉環控制

1．3．1 開環控制

1．3．2 閉環控制

1．4 自動控制系統的基本組成與分類

1．4．1 自動控制系統的基本組成

1．4．2 自動控制系統的分類

1．5 對自動控制系統的基本要求

1．5．1 穩定性

1．5．2 穩態精度

1．5．3 響應速度

1．6 MATLAB軟件簡介

1．6．1 MATLAB的安裝與啓動

1．6．2 MATLAB指令窗

1．6．3 MATLAB中的數值表示、變量命名、運算符號和表達式

1．6．4 應用MATLAB進行數值運算

1．6．5 應用MATLAB繪製二維圖線

1．6．6 應用MATLAB處理傳遞函數的變換

習題

第2章 拉普拉斯變換及其應用

2．1 拉普拉斯變換的定義

2．2 拉普拉斯變換的基本性質

2．3 拉普拉斯反變換

2．4 拉普拉斯變換應用實例

習題

第3章 控制系統的數學模型

3．1 控制系統的微分方程

3．1．1 機械系統

3．1．2 電路系統

3．1．3 機電系統

3．2 傳遞函數

3．2．1 傳遞函數的定義

3．2．2 傳遞函數的性質

3．2．3 傳遞函數的求法

3．2．4 典型環節的傳遞函數

3．2．5 負載效應

3．3 控制系統的結構圖

3．3．1 結構圖的基本概念

3．3．2 結構圖的等效變換和簡化

3．3．3 閉環控制系統的傳遞函數

3．4 梅森公式及其應用

習題

第4章 線性控制系統的時域分析

4．1 引言

4．1．1 典型輸入信號

4．1．2 動態性能與穩態性能

4．2 典型系統的時域分析

4．2．1 一階系統時域分析

4．2．2 二階系統時域分析

4．2．3 高階系統時域分析

4．3 線性系統穩定性分析

4．3．1 穩定的基本概念

4．3．2 勞斯（Routh）穩定判據

4．3．3 穩定判據的應用

4．4 線性系統的穩態誤差分析

4．4．1 誤差與穩態誤差的基本概念

4．4．2 系統的類型

4．4．3 典型輸入信號作用下的穩態誤差

4．4．4 擾動作用下的穩態誤差

4．4．5 減小或消除穩態誤差的措施

4．5 MATLAB在時域分析中的應用

4．5．1 MATLAB中的數學模型表示

4．5．2 時域響應分析

習題

第5章 線性系統的根軌跡分析法

5．1 根軌跡的概念

5．1．1 系統的根軌跡

5．1．2 根軌跡的幅值條件和相角條件

5．2 根軌跡分析法

5．2．1 繪製根軌跡的基本規則

5．2．2 參數根軌跡和多回路系統根軌跡

5．2．3 正反饋迴路和非最小相位系統根軌跡

5．3 基於MATLAB的根軌跡分析法

5．3．1 利用MATLAB繪製根軌跡

5．3．2 基於根軌跡的系統性能分析

習題

第6章 線性系統的頻域分析法

6．1 頻率特性的概念及其物理意義

6．1．1 頻率響應

6．1．2 頻率特性

6．2 頻率特性的圖示

6．2．1 奈奎斯特圖

6．2．2 伯德圖

6．3 典型環節的頻率特性

6．3．1 比例環節

6．3．2 積分環節

6．3．3 微分環節

6．3．4 慣性環節

6．3．5 振盪環節

6．3．6 一階微分環節和二階微分環節

6．3．7 時滯環節

6．4 開環系統的頻率特性繪製

6．4．1 開環系統伯德圖的繪製

6．4．2 最小相位系統與非最小相位系統

6．5 頻域穩定性分析

6．5．1 奈奎斯特穩定判據

6．5．2 控制系統的穩定裕度

6．6 開環頻域指標與時域指標之間的關係

6．6．1 控制系統的主要性能指標

6．6．2 開環頻域指標和時域指標的關係

6．7 MATLAB在系統頻域分析中的應用

6．7．1 傳遞函數模型tf對象

6．7．2 伯德圖的繪製

6．7．3 奈氏圖的繪製

習題

第7章 線性控制系統的校正方法

7．1 引言

7．2 串聯校正

7．2．1 超前校正

7．2．2 滯後校正

7．2．3 滯後一超前校正

7．3 PID控制器設計

7．3．1 PID控制器工作原理

7．3．2 Zieloger-Niclosls整定公式

7．4 利用MATLAB進行系統校正

習題

第8章 非線性控制系統的一般分析方法

8．1 非線性系統概述

8．1．1 典型非線性特性

8．1．2 非線性系統的特點

8．2 非線性系統常用分析方法

8．2．1 非線性系統的描述函數法

8．2．2 非線性系統的相平面法

8．3 MATLAB在非線性系統分析中的應用

習題

第9章 自動控制理論的應用實例

9．1 應用一某電機調速系統分析與設計

9．1．1 應用背景

9．1．2 基本組成與工作原理

9．1．3 系統的數學模型

9．1．4 控制器的設計及分析

9．2 應用二模擬位置隨動系統的分析與設計

9．2．1 系統組成及工作原理

9．2．2 系統數學模型

9．2．3 控制器的設計及分析

第10章 採樣控制系統分析方法與應用

10．1 採樣控制系統基本概念

10．2 信號的採樣與信號的復現

10．2．1 信號的採樣過程及採樣定理

10．2．2 信號的復現與保持器

10．3 z變換與脈衝傳遞函數

10．3．1 z變換

10．3．2 z變換的基本定理

10．3．3 z逆變換

10．3．4 脈衝傳遞函數

10．4 採樣控制系統的穩定性、準確性和快速性分析

10．4．1 採樣控制系統的穩定性分析

10．4．2 採樣控制系統的穩態誤差

10．4．3 採樣控制系統的時域分析

10．5 MATLAB在採樣控制系統分析中的應用

10．5．1 z變換與z反變換

10．5．2 脈衝傳遞函數

10．5．3 連續系統離散化

10．5．4 時域分析

思考與練習

第11章 線性系統狀態空間理論基礎

11．1 線性系統狀態空間模型

11．1．1 狀態空間表達式的標準形式

11．1．2 n×n維繫統矩陣A的特徵值

11．1．3 n×n維繫統矩陣的對角線化

11．1．4 特徵值的不變性

11．1．5 狀態變量組的非唯一性

11．2 能控性與能觀性

11．2．1 線性連續系統的能控性

11．2．2 線性連續系統的能觀測性

習題

附錄A

附錄B 習題參考答案

參考文獻 ^[1]