《普通高等教育“十二五”電氣信息類規劃教材：自動控制原理》重點介紹古典控制理論部分，主要涉及線性定常連續系統的理論分析與設計，線性離散系統的理論分析方法，非線性系統的理論分析方法，基于MATLAB的控制系統計算機輔助分析與設計。內容包括：自動控制系統的基本概念、線性控制系統的數學模型、線性控制系統的時域分析法、線性控制系統的根軌跡分析法、線性控制系統的頻率特性分析法、線性控制系統的串聯校正、線性離散控制系統分析和非線性控制系統分析。書中每章都附有小結、豐富的例題、習題及參考答案，便于讀者在使用時能夠準確把握各章的要點，提高獨立分析問題與解決問題的能力。
《普通高等教育“十二五”電氣信息類規劃教材：自動控制原理》可作為高等院校電氣信息類相關專業大、小平臺課教學用書，也可作為從事控制工程的科技人員的參考書。
前言
第1章 自動控制系統的基本概念1
1.1 自動控制理論發展1
1.2 自動控制系統的工作原理2
1.3 自動控制系統的種類及應用實例6
1.3.1 自動控制系統分類7
1.3.2 開環控制與閉環控制8
1.3.3 自動控制系統應用實例9
1.4 自動控制系統的性能評價12
1.4.1 穩定性12
1.4.2 準確性12
1.4.3 快速性13
1.5 MATLAB語言簡介13
1.6 小結14
習題14
第2章 線性控制系統的數學模型16
2.1 數學模型的概念和建立方法16
2.1.1 控制系統數學模型的定義16
2.1.2 建立數學模型的方法16
2.1.3 數學模型的表示形式17
2.2 控制系統的微分方程17
2.2.1 控制系統微分方程的描述17
2.2.2 控制系統微分方程的建立17
2.2.3 非線性微分方程的線性化23
2.3 控制系統的傳遞函數24
2.3.1 傳遞函數的基本概念25
2.3.2 典型環節的傳遞函數28
2.3.3 傳遞函數的求取30
2.4 控制系統的框圖與信號流圖32
2.4.1 系統框圖的概念和繪制32
2.4.2 框圖的結構變換33
2.4.3 信號流圖39
2.4.4 梅森公式40
2.4.5 典型控制系統的傳遞函數42
2.5 基于MATLAB的線性系統建模44
2.5.1 系統模型描述及轉換44
2.5.2 基于Simulink的系統框圖及其
化簡46
2.6 小結50
習題50
第3章 線性控制系統的時域分析法55
3.1 控制系統的典型輸入信號與系統性能指標55
3.1.1 典型輸入信號55
3.1.2 系統動態性能指標57
3.2 線性控制系統的穩定性分析58
3.2.1 穩定的基本概念58
3.2.2 線性控制系統穩定的充分必要條件58
3.2.3 勞斯穩定判據59
3.3 線性控制系統的穩態誤差分析與計算63
3.3.1 穩態誤差的基本概念63
3.3.2 參考輸入作用下系統的穩態誤差65
3.3.3 干擾輸入作用下系統的穩態誤差68
3.3.4 穩態誤差計算的工程應用71
3.3.5 動態誤差系數72
3.4 一階系統的時域分析74
3.4.1 一階系統的數學模型74
3.4.2 一階系統的單位階躍響應75
3.4.3 一階系統的單位斜坡響應76
3.4.4 一階系統的單位脈沖響應77
3.5 二階系統的時域分析78
3.5.1 二階系統的數學模型78
3.5.2 二階系統的單位階躍響應79
3.5.3 二階系統的動態性能指標83
3.5.4 二階系統性能的改善88
3.5.5 初始條件不為零時二階系統的階躍響應90
3.6 高階系統的時域分析92
3.6.1 高階系統的數學模型92
3.6.2 高階系統的單位階躍響應92
3.6.3 閉環主導極點95
3.7 基于MATLAB的線性系統時域分析96
3.8 小結100
習題101
第4章 線性控制系統的根軌跡分析法104
4.1 根軌跡法的基本概念和根軌跡方程104
4.1.1 根軌跡的基本概念104
4.1.2 根軌跡方程106
4.2 繪制根軌跡的基本規則107
4.3 基于根軌跡法的系統性能分析116
4.4 廣義根軌跡的繪制119
4.4.1 參數根軌跡的繪制119
4.4.2 零度根軌跡的繪制120
4.5 MATLAB下的線性系統根軌跡123
4.5.1 系統零極點圖的繪制123
4.5.2 系統根軌跡的繪制124
4.5.3 計算根軌跡增益函數125
4.6 小結126
習題126
第5章 線性控制系統的頻率特性分析法128
5.1 頻率特性的基本概念和表示方法128
5.1.1 頻率特性的定義128
5.1.2 頻率特性的幾何表示方法130
5.2 控制系統開環傳遞函數的對數頻率特性132
5.2.1 典型環節的對數頻率特性圖132
5.2.2 系統開環對數頻率特性圖137
5.2.3 最小相位系統140
5.3 控制系統開環奈奎斯特圖的繪制143
5.3.1 無零點系統開環奈奎斯特圖的繪制143
5.3.2 有零點系統開環奈奎斯特圖的繪制145
5.4 頻域穩定判據與系統穩定性146
5.4.1 奈奎斯特穩定判據147
5.4.2 開環系統含有積分環節時奈氏判據的應用149
5.4.3 奈奎斯特穩定判據在伯德圖中的表示形式151
5.4.4 控制系統的相對穩定性153
5.5 系統開、閉環頻率特性與時域性能的關系155
5.5.1 系統開環頻率特性與時域性能的關系156
5.5.2 系統閉環頻率特性與時域性能的關系156
5.5.3 系統的頻域指標和時域指標的關系157
5.6 基于MATLAB的線性系統頻率特性法分析158
5.7 小結160
習題161
第6章 線性控制系統的串聯校正165
6.1 系統校正的基本方式和方法165
6.1.1 校正的基本概念165
6.1.2 校正的基本方式165
6.1.3 系統校正的設計方法166
6.2 常用的校正裝置及其特性166
6.2.1 超前校正裝置166
6.2.2 滯后校正裝置169
6.2.3 滯后?超前校正裝置171
6.3 頻率特性法的串聯校正173
6.3.1 串聯超前校正173
6.3.2 串聯滯后校正176
6.3.3 串聯滯后?超前校正179
6.3.4 串聯校正的期望頻率特性法182
6.4 PID控制器設計185
6.4.1 PID控制器的工作原理185
6.4.2 PID控制器的工程設計190
6.5 線性系統校正的MATLAB實現191
6.6 小結194
習題194
第7章 線性離散控制系統分析196
7.1 離散系統的基本概念196
7.2 信號采樣與保持197
7.2.1 信號采樣與采樣定理197
7.2.2 保持器200
7.3 z變換202
7.3.1 z變換的定義202
7.3.2 z變換的性質202
7.3.3 z變換的方法204
7.3.4 z反變換206
7.4 線性離散系統的數學模型209
7.4.1 線性常系數差分方程209
7.4.2 脈沖傳遞函數211
7.4.3 開環系統脈沖傳遞函數212
7.4.4 閉環系統脈沖傳遞函數215
7.5 線性離散系統的穩定性與穩態誤差216
7.5.1 線性定常離散系統穩定的充要條件216
7.5.2 開環放大倍數和采樣周期對離散系統穩定性的影響219
7.5.3 線性離散系統的穩態誤差221
7.6 線性離散系統的動態性能分析224
7.6.1 線性離散系統的單位階躍響應224
7.6.2 閉環極點與動態響應的關系225
7.7 PID控制器227
7.7.1 模擬PID控制器227
7.7.2 數字PID控制器227
7.8 基于MATLAB的線性離散系統分析229
7.9 小結232
習題232
第8章 非線性控制系統分析234
8.1 非線性控制系統概述234
8.1.1 非線性系統數學模型234
8.1.2 常見的非線性特性234
8.1.3 非線性控制系統的特點236
8.2 非線性系統的描述函數法237
8.2.1 描述函數的基本概念237
8.2.2 典型非線性特性的描述函數238
8.2.3 非線性系統的描述函數分析244
8.3 非線性系統的相平面法247
8.3.1 相軌跡的概念247
8.3.2 奇點與極限環248
8.3.3 相軌跡的繪制251
8.3.4 非線性系統的相平面分析252
8.4 利用非線性特性的系統性能改善254
8.5 基于MATLAB的非線性系統分析256
8.6 小結257
習題258
附錄260
附錄A常用函數的拉普拉斯變換和
z變換對照表260
附錄B部分習題答案261
參考文獻266
新書資訊