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第1章 自动控制系统概述 1

1.1 自动控制系统的一般概念 1

1.2　开环系统与闭环系统 3

1.3　自动控制系统的要求 6

1.4　自动控制系统的分类 7

第2章　控制系统的数学模型 11

2.1　微分方程 11

2.2　拉氏变换及其应用 14

2.2.1　拉普拉斯变换 15

2.2.2　应用拉氏变换求解微分方程 18

2.3　传递函数 23

2.3.1　传递函数定义 23

2.3.2　典型环节的传递函数 25

2.4　结构图 28

2.5　利用梅逊公式求取系统传递函数 38

2.6　Matlab和Simulink中传递函数的建立 41

2.6.1　在Matlab中建立系统传递函数 41

2.6.2　在Simulink中建立系统结构图 48

第3章　时域分析法 55

3.1　典型输入信号与时域性能指标 55

3.1.1　典型输入信号 55

3.1.2　时间域的性能指标 56

3.2　一阶系统时域分析 58

3.3　二阶系统时域分析 59

3.3.1　典型二阶系统 59

3.3.2　典型二阶系统的性能指标 63

3.4　高阶系统分析 68

3.5　控制系统的稳定性 71

3.5.1　稳定的基本概念 72

3.5.2　劳斯判据 72

3.6　控制系统的稳态误差分析 75

3.6.1　稳态误差的基本定义 75

3.6.2　输入信号作用下的稳态误差 76

3.6.3　扰动输入信号作用下的稳态误差 79

3.7　Matlab和Simulink中控制系统时域分析 80

3.7.1　Matlab中控制系统时域分析 80

3.7.2　Simulink中控制系统时域分析 85

第4章　根轨迹法 91

4.1　根轨迹的基本概念 91

4.2　根轨迹的绘制法则 92

4.2.1　根轨迹方程 92

4.2.2　根轨迹的一般绘制规则 93

4.3　控制系统根轨迹分析 98

4.3.1　系统的稳定性分析 98

4.3.2　瞬态性能分析 101

4.4　Matlab中绘制系统根轨迹 103

第5章　频域分析法 111

5.1　频域特性 111

5.1.1　频率特性的基本概念 111

5.1.2　频率特性的图示方法 113

5.2　典型环节频域特性 115

5.3　控制系统开环频率特性曲线绘制 124

5.3.1　系统开环极坐标图的绘制 124

5.3.2　系统开环对数频率特性的绘制 126

5.3.3　最小相位系统 130

5.4　频域稳定性判据 131

5.4.1　奈奎斯特稳定判据 131

5.4.2　对数频率稳定判据 136

5.4.3　稳定裕度 138

5.5　开环频域特性分析 140

5.5.1　频率特性与系统性能的关系 141

5.5.2　频域性能指标与时域指标之间的关系 143

5.6　闭环频域特性分析 146

5.6.1　等M圆图和等N圆图 146

5.6.2　尼科尔斯图 148

5.6.3　闭环系统频域性能指标 151

5.7　Matlab和Simulink中频率特性分析 155

5.7.1　Matlab中绘制系统频率特性曲线和稳定性 155

5.7.2　Simulink中系统分析频率特性 159

第6章　控制系统的校正与综合 165

6.1　控制系统校正基础 165

6.2　串联校正 173

6.2.1　串联超前校正 173

6.2.2　串联滞后校正 176

6.2.3　串联滞后-超前校正 178

6.2.4　期望特性法校正 180

6.3　反馈校正 184

6.4　复合校正 186

6.4.1　按扰动补偿的复合控制 186

6.4.2　按输入补偿的复合校正 188

6.5　应用Matlab校正控制系统 189

6.5.1　Matlab中二阶系统分析 189

6.5.2　Matlab串联超前校正分析 193

6.5.3　Matlab串联滞后校正分析 195

6.5.4　Matlab串联滞后-超前校正分析 198

参考文献 204