本書是依據應用型本科院校自動控制原理課程教學要求編寫的，覆蓋了經典控制理論的基本內容，重點對線性定常系統的時域分析法、根軌跡法和頻域分析法作了全面的闡述。此外，還結合工程實際引入了MATLAB運行環境及其編程內容。本書內容包括自動控制系統的基本概念、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析法、控制系統的根軌跡法、控制系統的頻域分析法、控制系統的分析與校正、MATLAB語言及其應用、控制系統的實例分析等。本書自成體系、內容精煉、重點突出，精選了大量有關建筑環境、建筑設備、建筑電氣、建筑給排水等控制系統的實例，充分結合工程案例進行理論講解、分析。書中大量例子都使用MATLAB實現，實用性強。
本書自成體系、內容精煉、重點突出，精選了大量有關建筑環境、建筑設備、建筑電氣、建筑給排水等控制系統的實例，充分結合工程案例進行理論講解、分析。書中大量例子都使用MATLAB實現，實用性強。
朱永甫副教授，1986年8月參加工作，主要講授課程：自動控制原理、結構力學、材料力學、流體力學、流體輸配管網等。研究方向：無線網絡、結構動力學、飛行動力學及飛行控制。
目 錄
第1章 自動控制系統的基本概念 1
1．1 控制系統的基本形式 2
1．1．1 人工控制 2
1．1．2 自動控制 2
1．2 自動控制系統的組成 3
1．2．1 系統框圖 3
1．2．2 典型反饋控制系統 4
1．3 自動控制系統的分類 5
1．3．1 按控制系統的結構分類 5
1．3．2 按給定信號的類型分類 6
1．3．3 按系統參數是否隨時間
變化分類 6
1．3．4 按控制系統的動態特性分類 6
1．3．5 按信號傳遞的連續性分類 7
1．4 控制系統的基本要求 7
1．4．1 穩定性 8
1．4．2 動態特性 8
1．4．3 穩態特性 8
習題 9
第2章 控制系統的數學模型 10
2．1 拉普拉斯變換 11
2．1．1 拉普拉斯變換定義 11
2．1．2 拉普拉斯變換基本性質 12
2．1．3 拉普拉斯反變換 15
2．2 控制系統的微分方程 17
2．2．1 機械系統 17
2．2．2 電路系統 19
2．2．3 機電系統 19
2．3 傳遞函數 20
2．3．1 傳遞函數定義 20
2．3．2 傳遞函數性質 21
2．4 典型環節的傳遞函數 22
2．4．1 比例環節 22
2．4．2 積分環節 23
2．4．3 微分環節 24
2．4．4 慣性環節 25
2．4．5 振蕩環節 25
2．4．6 延遲環節 25
2．5 控制系統的結構圖 26
2．5．1 結構圖組成要素及繪制方法 27
2．5．2 結構圖的等效變換 28
2．6 信號流程圖與梅遜公式 34
2．6．1 常用術語及其定義 35
2．6．2 信號流程圖繪制方法 35
2．6．3 梅遜增益公式 37
2．6．4 用梅遜公式求傳遞函數 38
2．7 控制系統的傳遞函數 38
2．7．1 前向通路傳遞函數 39
2．7．2 開環傳遞函數 39
2．7．3 閉環傳遞函數 39
2．8 傳遞函數的MATLAB描述 42
2．8．1 有理函數模型 42
2．8．2 零極點模型 42
2．8．3 系統模型的連接和簡化 43
2．8．4 有理分式模型與零極點模型的
轉換 44
習題 45
第3章 控制系統的時域分析法 50
3．1 典型輸入信號及時域性能指標 51
3．1．1 典型輸入信號 51
3．1．2 時域性能指標 53
3．2 一階系統的時域分析 54
3．2．1 一階系統的單位階躍響應 55
3．2．2 一階系統的單位斜坡響應 56
3．2．3 一階系統的單位脈沖響應 58
3．2．4 一階系統的單位加速度響應 59
3．3 二階系統的時域分析 60
3．3．1 典型的二階系統模型 60
3．3．2 二階系統的單位階躍響應 60
3．3．3 二階系統的瞬態響應指標 63
3．3．4 高階系統的瞬態響應 67
3．4 控制系統的穩定性分析 67
3．4．1 穩定性的基本概念 67
3．4．2 線性系統穩定的充要條件 68
3．4．3 勞斯穩定性判據 69
3．4．4 MATLAB穩定性判斷方法 71
3．5 穩態誤差分析及計算 72
3．5．1 誤差及穩態誤差的定義 72
3．5．2 給定輸入作用下的穩態誤差
計算 73
3．5．3 擾動作用下的穩態誤差計算 77
3．5．4 給定輸入、擾動共同作用下的
穩態誤差計算 78
3．5．5 減小穩態誤差的方法及
復合控制 81
習題 83
第4章 控制系統的根軌跡法 86
4．1 根軌跡的基本概念 87
4．1．1 系統的根軌跡 87
4．1．2 根軌跡的幅值條件和相角
條件 88
4．2 繪制根軌跡的基本規則 89
4．2．1 基本規則 89
4．2．2 根軌跡繪制舉例 95
4．3 參量根軌跡及系統性能的
根軌跡分析 100
4．3．1 參量根軌跡 100
4．3．2 系統性能的根軌跡分析 101
習題 104
第5章 控制系統的頻域分析法 106
5．1 頻率特性的基本知識 107
5．1．1 頻率特性的物理概念 107
5．1．2 頻率特性的定義 107
5．2 頻率特性的圖示 110
5．2．1 奈奎斯特圖 110
5．2．2 伯德圖 111
5．2．3 尼柯爾斯圖 112
5．3 典型環節的頻率特性 112
5．3．1 比例環節的頻率特性 113
5．3．2 積分環節的頻率特性 114
5．3．3 慣性環節的頻率特性 115
5．3．4 振蕩環節的頻率特性 117
5．3．5 微分環節的頻率特性 119
5．3．6 延遲環節的頻率特性 120
5．4 開環系統頻率特性圖繪制 122
5．4．1 開環系統伯德圖的繪制 122
5．4．2 最小相位系統和非最小
相位系統 126
5．5 頻率域穩定性分析 127
5．5．1 奈奎斯特穩定性判據 128
5．5．2 控制系統的穩定裕量 138
5．6 開環頻域指標與時域指標
之間的關系 141
5．6．1 控制系統的主要性能指標 141
5．6．2 開環頻域指標與時域指標
之間的關系 141
5．7 MATLAB頻域分析 145
5．7．1 線性系統的頻域分析 145
5．7．2 頻域分析性能指標 146
習題 150
第6章 控制系統的分析與校正 152
6．1 控制系統校正 153
6．1．1 校正的基本概念 153
6．1．2 校正的基本方式 153
6．1．3 系統校正的方法 153
6．2 串聯超前校正 154
6．2．1 相位超前校正裝置 154
6．2．2 相位超前校正裝置的作用 156
6．2．3 校正方法 158
6．3 串聯滯后校正 159
6．3．1 相位滯后校正裝置 159
6．3．2 相位滯后校正裝置的作用 161
6．3．3 校正方法 162
6．4 串聯滯后-超前校正 163
6．4．1 相位滯后-超前校正裝置 163
6．4．2 相位滯后-超前校正裝置的
作用 164
6．4．3 校正方法 165
6．5 PID校正 166
6．5．1 比例積分（PI）控制器 167
6．5．2 比例微分（PD）控制器 168
6．5．3 比例積分微分（PID）
控制器 169
習題 169
第7章 離散控制系統 170
7．1 引言 171
7．2 采樣系統 171
7．3 Z變換 173
7．3．1 Z變換 173
7．3．2 Z變換的基本定理 174
7．3．3 Z反變換 176
7．4 脈沖傳遞函數 179
7．4．1 脈沖傳遞函數定義 179
7．4．2 串聯環節的脈沖傳遞函數 180
7．5 線性離散系統的脈沖傳遞
函數 182
7．6 線性離散系統的穩定性 185
7．6．1 S平面到Z平面的映射關系 185
7．6．2 線性離散系統穩定的充要
條件 186
7．6．3 勞斯穩定判據 187
7．7 線性離散系統的時域分析 188
7．7．1 極點在Z平面的分布與
瞬態響應 188
7．7．2 線性離散系統的時間響應 190
7．7．3 線性離散系統的穩態誤差 191
習題 192
第8章 MATLAB語言及其仿真實驗 195
8．1 MATLAB語言簡介 196
8．1．1 MATLAB的應用基礎 196
8．1．2 MATLAB函數 197
8．1．3 繪制響應曲線 198
8．1．4 MATLAB語言的聯機
幫助功能 200
8．2 MATLAB語言基礎實驗 200
實驗一 MATLAB語言平臺 200
實驗二 MATLAB數值運算 203
實驗三 MATLAB繪圖 207
實驗四 MATLAB句柄繪圖 211
8．3 控制理論仿真實驗 213
實驗五 控制系統的建模 213
實驗六 控制系統的穩定性
分析實驗 218
實驗七 控制系統的時域分析實驗 220
實驗八 控制系統的根軌跡分析 221
實驗九 控制系統的頻域分析 221
實驗十 S函數的編寫及應用 222
習題 227
附錄A 常用函數的拉普拉斯變換
對照表 229
附錄B 常用函數的Z變換表 230
附錄C 控制系統中英文對照表 231
附錄D 控制系統MATLAB常用函數 236
參考文獻 244
新書資訊