《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材：自動(dòng)控制原理》是根據(jù)高職高專院校“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)大綱的基本要求，在總結(jié)近年來教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生反饋的意見并借鑒國內(nèi)外同類優(yōu)秀教材編寫而成的。
《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材：自動(dòng)控制原理》主要介紹自動(dòng)控制原理的基本內(nèi)容，包括自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻率分析法、自動(dòng)控制系統(tǒng)的綜合與校正、離散控制系統(tǒng)、狀態(tài)空間分析法以及基于MATLAB的控制系統(tǒng)分析。《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材：自動(dòng)控制原理》內(nèi)容深入淺出，并附有大量有針對性的實(shí)例、練習(xí)及仿真案例分析。
《普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材：自動(dòng)控制原理》可作為普通高校、高職高專院校電子信息、機(jī)電一體化、樓宇自動(dòng)化類專業(yè)的教材，也可以作為其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生和從事自動(dòng)控制方面的工程技術(shù)人員的參考書。
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用 1
1.1.2 自動(dòng)控制理論的發(fā)展 2
1.2 自動(dòng)控制技術(shù)中的基本控制方式 3
1.2.1 開環(huán)控制 3
1.2.2 閉環(huán)控制 4
1.2.3 其他控制方式 7
1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 8
1.3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本職能元件 8
1.3.2 自動(dòng)控制的基本術(shù)語 10
1.3.3 方框圖的建立 11
1.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 11
1.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求 13
1.6 本課程的性質(zhì)和任務(wù) 14
1.7 本章習(xí)題 15
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 16
2.1 微分方程 16
2.1.1 系統(tǒng)微分方程的建立 16
2.1.2 建立微分方程的步驟 20
2.2 Laplace變換基礎(chǔ) 20
2.2.1 拉氏變換的概念 20
2.2.2 常用函數(shù)的拉氏變換 21
2.2.3 拉氏變換的基本定理 21
2.3 傳遞函數(shù) 22
2.3.1 傳遞函數(shù)的定義 22
2.3.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì) 23
2.4 典型環(huán)節(jié)及傳遞函數(shù) 24
2.4.1 比例環(huán)節(jié) 24
2.4.2 積分環(huán)節(jié) 25
2.4.3 慣性環(huán)節(jié) 25
2.4.4 理想微分環(huán)節(jié) 26
2.4.5 比例微分環(huán)節(jié) 27
2.4.6 振蕩環(huán)節(jié) 27
2.4.7 延遲環(huán)節(jié) 28
2.5 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 29
2.5.1 結(jié)構(gòu)圖的組成 29
2.5.2 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立 30
2.6 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換 31
2.6.1 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換法則 31
2.6.2 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換舉例 33
2.7 自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 35
2.7.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) 35
2.7.2 閉環(huán)傳遞函數(shù) 36
2.8 本章要點(diǎn) 36
2.9 本章習(xí)題 37
第3章 時(shí)域分析法 40
3.1 典型輸入信號(hào) 40
3.1.1 階躍函數(shù) 40
3.1.2 斜坡函數(shù) 41
3.1.3 拋物線函數(shù) 41
3.1.4 脈沖函數(shù) 42
3.1.5 正弦函數(shù) 42
3.2 階躍響應(yīng)的性能指標(biāo) 42
3.3 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析 44
3.3.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 44
3.3.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 45
3.3.3 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng) 45
3.3.4 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng) 46
3.4 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析 47
3.4.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 47
3.4.2 二階系統(tǒng)的工作狀態(tài) 47
3.4.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 48
3.4.4 臨界阻尼二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 49
3.4.5 典型二階系統(tǒng)的性能指標(biāo) 49
3.5 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性 51
3.5.1 穩(wěn)定性定義 51
3.5.2 穩(wěn)定的條件 51
3.5.3 穩(wěn)定的判斷依據(jù) 53
3.6 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算 57
3.6.1 誤差和穩(wěn)態(tài)誤差 57
3.6.2 穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算 57
3.6.3 系統(tǒng)的類型 59
3.7 本章要點(diǎn) 61
3.8 本章習(xí)題 61
第4章 根軌跡分析法 64
4.1 根軌跡與根軌跡方程 64
4.1.1 根軌跡的基本概念 64
4.1.2 根軌跡方程 65
4.2 繪制根軌跡的基本條件 65
4.3 繪制根軌跡的規(guī)則和方法 67
4.4 控制系統(tǒng)根軌跡的性能分析 81
4.4.1 開環(huán)零、極點(diǎn)對根軌跡的影響 81
4.4.2 閉環(huán)零、極點(diǎn)與階躍響應(yīng)關(guān)系 82
4.4.3 利用根軌跡確定系統(tǒng)參數(shù) 83
4.4.4 利用根軌跡分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能 86
4.5 應(yīng)用MATLAB繪制根軌跡舉例 88
4.6 本章要點(diǎn) 90
4.7 本章習(xí)題 91
第5章 頻域分析法 95
5.1 頻率特性基本概念 95
5.1.1 頻率特性的概念 95
5.1.2 頻率特性的表示方法 98
5.2 典型環(huán)節(jié)頻率特性 101
5.2.1 比例環(huán)節(jié) 101
5.2.2 積分環(huán)節(jié) 102
5.2.3 微分環(huán)節(jié) 103
5.2.4 慣性環(huán)節(jié) 104
5.2.5 一階微分環(huán)節(jié) 106
5.2.6 振蕩環(huán)節(jié) 107
5.2.7 二階微分環(huán)節(jié) 109
5.3 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性繪制 110
5.3.1 開環(huán)幅相曲線繪制 110
5.3.2 開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線繪制 117
5.3.3 最小相位系統(tǒng) 121
5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判斷依據(jù)及穩(wěn)定裕量 122
5.4.1 開環(huán)頻率特性和閉環(huán)特征式的關(guān)系 122
5.4.2 奈奎斯特穩(wěn)定判斷依據(jù) 122
5.4.3 對數(shù)判斷依據(jù) 126
5.4.4 系統(tǒng)穩(wěn)定裕量 129
5.5 用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能 130
5.5.1 系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性與閉環(huán)穩(wěn)定性的關(guān)系 130
5.5.2 系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性與閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差的關(guān)系 131
5.5.3 開環(huán)對數(shù)頻率特性與系統(tǒng)時(shí)域性能之間的關(guān)系 134
5.6 本章要點(diǎn) 141
5.7 本章習(xí)題 141
第6章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的綜合與校正 146
6.1 控制系統(tǒng)綜合與校正概述 146
6.1.1 控制系統(tǒng)校正的概念 146
6.1.2 控制系統(tǒng)的校正方法 146
6.1.3 控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 147
6.1.4 控制系統(tǒng)的校正方式 147
6.2 串聯(lián)校正 148
6.2.1 串聯(lián)超前校正(PD校正) 148
6.2.2 串聯(lián)滯后校正(PI校正) 151
6.2.3 串聯(lián)滯后-超前校正(PID校正) 154
6.3 反饋校正 156
6.3.1 常用反饋校正方法 156
6.3.2 負(fù)反饋校正設(shè)計(jì) 158
6.4 MATLAB在系統(tǒng)校正中的應(yīng)用 161
6.5 本章要點(diǎn) 163
6.6 本章習(xí)題 164
第7章 離散控制系統(tǒng) 165
7.1 離散控制系統(tǒng)基本概念 165
7.1.1 采樣控制系統(tǒng) 165
7.1.2 數(shù)字控制系統(tǒng) 165
7.2 信號(hào)的采樣與復(fù)現(xiàn) 166
7.2.1 香儂采樣定理 166
7.2.2 零階保持器的原理 171
7.3 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 173
7.3.1 差分方程 173
7.3.2 z變換與反z變換 174
7.3.3 脈沖傳遞函數(shù)的定義 179
7.3.4 開環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) 179
7.3.5 閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù) 182
7.4 離散系統(tǒng)的性能分析 187
7.4.1 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 187
7.4.2 離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)判斷依據(jù) 190
7.4.3 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 195
7.4.4 離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能 198
7.5 應(yīng)用MATLAB進(jìn)行離散系統(tǒng)分析 205
7.6 本章要點(diǎn) 208
7.7 本章習(xí)題 209
第8章 狀態(tài)空間分析法 212
8.1 狀態(tài)空間法的基本概念 212
8.1.1 狀態(tài)與狀態(tài)變量 212
8.1.2 狀態(tài)向量與狀態(tài)空間 213
8.2 狀態(tài)空間描述 214
8.2.1 狀態(tài)變量的選取 214
8.2.2 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 215
8.3 能控性和能觀測性 216
8.3.1 線性系統(tǒng)的能控性 217
8.3.2 線性系統(tǒng)的能控性判斷依據(jù) 217
8.3.3 線性系統(tǒng)的能觀測性 218
8.3.4 線性系統(tǒng)的能觀測性判斷依據(jù) 218
8.4 本章習(xí)題 219
第9章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)分析 220
9.1 MATLAB概述 220
9.1.1 MATLAB家族 220
9.1.2 MATLAB發(fā)展及特點(diǎn) 223
9.1.3 MATLAB7.0界面環(huán)境 224
9.2 MATLAB基本語法和基本操作 226
9.2.1 變量賦值 226
9.2.2 矩陣運(yùn)算 227
9.2.3 程序控制語句 229
9.2.4 基本繪圖方法 232
9.3 Simulink簡介 234
9.3.1 Simulink家族 234
9.3.2 Simulink基本模塊庫 236
9.3.3 Simulink建模仿真的一般過程 238
9.4 基于MATLAB的控制系統(tǒng)時(shí)域分析 239
9.4.1 階躍響應(yīng)分析 239
9.4.2 沖激響應(yīng)分析 241
9.4.3 任意輸入的時(shí)域響應(yīng)分析 241
9.5 基于MATLAB的控制系統(tǒng)根軌跡分析 242
9.6 本章要點(diǎn) 243
9.7 本章習(xí)題 243
參考文獻(xiàn) 245
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