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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 自动控制与自动控制系统 2

1.2.1 自动控制系统的基本原理和基本概念 2

1.2.2 自动控制的基本方式 3

1.2.3 闭环控制系统的基本组成 5

1.2.4 自动控制系统的基本类型 6

1.2.5 对控制系统的基本要求 7

1.3 MATLAB软件及其应用简介 7

1.3.1 MATLAB的命令窗口 8

1.3.2 MATLAB中的命令函数和M文件 8

1.3.3 MATLAB中的变量和语句 9

1.3.4 MATLAB中的运算符 9

1.3.5 用MATLAB绘制响应曲线 10

1.3.6 Simulink简介 12

本章小结 14

思考与练习题 15

第2章 控制系统的数学模型 16

2.1 控制系统的微分方程 17

2.1.1 控制系统微分方程的建立 17

2.1.2 控制系统微分方程的求解 18

2.2 控制系统的传递函数 18

2.2.1 传递函数的定义 19

2.2.2 传递函数的求取 19

2.2.3 传递函数的性质 20

2.3 控制系统的动态结构图 21

2.3.1 动态结构图的组成与画法 21

2.3.2 动态结构图的等效变换及简化 22

2.3.3 用梅逊公式（S.J.Mason）求传递函数 26

2.4 控制系统的频率特性 27

2.4.1 频率特性的概念与定义 28

2.4.2 频率特性的求取万法 29

2.4.3 频率特性的表示方式 29

2.5 典型环节的数学模型和典型系统的传递函数 34

2.5.1 典型环节的数学模型 34

2.5.2 典型系统的传递函数 41

2.6 数学模型的MATLAB表示与变换 43

2.6.1 数学模型的MATLAB表示 43

2.6.2 数学模型的MATLAB变换 44

本章小结 46

思考与练习题 47

第3章 控制系统的性能分析 49

3.1 概述 49

3.1.1 典型输入信号及其时间响应 50

3.1.2 高阶系统的开环频率特性 51

3.2 稳定性分析 54

3.2.1 系统稳定性的概念 54

3.2.2 线性系统稳定的充分必要条件 55

3.2.3 系统稳定性的代数判据 56

3.2.4 系统稳定性的频域判据 57

3.2.5 系统稳定性的MATLAB分析法 62

3.3 动态性能分析 64

3.3.1 动态性能的时域分析 64

3.3.2 动态性能的频域分析 70

3.3.3 动态性能的MATLAB分析 72

3.4 稳态性能分析 75

3.4.1 系统误差与稳态误差 75

3.4.2 稳态性能的频域分析 80

本章小结 81

思考与练习题 82

第4章 控制系统的校正 85

4.1 系统校正概述 85

4.1.1 系统校正的概念 85

4.1.2 系统校正的方式 85

4.1.3 系统指标的确定 86

4.2 串联校正 86

4.2.1 串联校正装置及其特性 86

4.2.2 串联校正方法 88

4.3反馈校正 92

4.3.1 反馈校正及效果 92

4.3.2 反馈校正方法 93

4.4复合校正 94

4.4.1 按输入补偿的复合校正 94

4.4.2 按扰动补偿的复合校正 95

4.5 自动控制系统的一般设计方法 95

4.5.1 设计自动控制系统的基本步骤 95

4.5.2 系统固有部分开环频率特性的确定 96

4.5.3 系统预期开环对数频率特性的确定 97

4.5.4 系统校正环节频率特性的确定 97

4.5.5 系统校正示例 97

4.6 MATLAB在系统校正中的应用 99

本章小结 101

思考与练习题 102

第5章 直流调速系统 103

5.1 直流调速系统概述 103

5.1.1 直流调速系统的基本概念 103

5.1.2 直流调速方式 104

5.1.3 晶闸管直流调速系统的机械特性 106

5.1.4 生产机械对直流调速系统的要求及调速指标 107

5.2 单闭环调速系统 108

5.2.1 有静差单闭环调速系统 108

5.2.2 无静差单闭环调速系统 110

5.2.3 单闭环直流调速系统的限流保护 112

5.2.4 其他单闭环调速系统 113

5.2.5 检测装置 114

5.3 双闭环直流调速系统 115

5.3.1 最佳过渡过程的基本概念 115

5.3.2 转速电流双闭环直流调速系统的原理结构和数学模型 116

5.3.3 双闭环直流调速系统的静特性分析 118

5.3.4 双闭环直流调速系统的动特性分析 118

5.3.5 双闭环直流调速系统的工程设计 120

5.4 可逆直流调速系统 130

5.4.1 直流调速系统的可逆线路 130

5.4.2 可逆直流调速系统中的环流分析 131

5.4.3 有环流可逆直流调速系统的回馈制动 133

5.4.4 逻辑控制无环流可逆直流调速系统 135

5.5 直流调速系统的MATLAB仿真分析与优化设计 136

5.6 直流调速系统的调试与维护 137

5.6.1 系统调试 137

5.6.2 系统的维护使用 140

本章小结 141

思考与练习题 142

第6章 直流脉宽调速系统 143

6.1 脉宽调制基本原理 143

6.1.1 脉宽调速原理及特点 143

6.1.2 不可逆PWM变换器 144

6.1.3 可逆PWM变换器 145

6.2 直流脉宽调速系统的控制电路 147

6.2.1 脉冲宽度调制器 148

6.2.2 逻辑延时及限流保护 153

6.2.3 驱动电路 154

6.3 直流脉宽调速系统实例分析 155

本章小结 157

思考与练习题 157

第7章 张力控制系统 158

7.1 张力控制系统概述 158

7.1.1 张力系统简述 158

7.1.2 张力控制方案 160

7.1.3 张力控制的必要性 161

7.2 张力检测的方法 162

7.2.1 直接检测张力的方法 162

7.2.2 间接检测张力的方法 164

7.3 直接反馈张力控制系统 165

7.4 扰动补偿张力控制系统 167

本章小结 169

思考与练习题 169

第8章 位置随动系统 170

8.1 位置检测与位置驱动 170

8.1.1 位置检测元件 170

8.1.2 相敏整流与滤波电路 172

8.1.3 放大电路 173

8.1.4 执行机构 175

8.2 位置随动系统的控制方案和基本类型 176

8.2.1 位置随动系统的控制方案 176

8.2.2 位置随动系统的基本类型 177

8.3 位置随动系统的控制性能与校正设计 177

8.3.1 系统组成及数学模型 178

8.3.2 系统的自动调节过程 179

8.3.3 系统的稳态性能分析 180

8.3.4 系统的动态性能分析 181

8.3.5 系统的校正设计 181

本章小结 182

思考与练习题 183

第9章 过程控制系统 184

9.1 过程控制系统概述 184

9.1.1 过程控制的概念 184

9.1.2 过程控制系统的组成与分类 184

9.1.3 过程控制系统的特点 185

9.1.4 过程控制系统的性能指标 185

9.2 过程参数的检测与变送 186

9.2.1 测量误差 186

9.2.2 检测仪表的结构 187

9.2.3 温度检测与变送 187

9.2.4 其他参量的检测与变送 189

9.3 过程控制仪表 191

9.3.1 DDZ-Ⅲ型调节器 191

9.3.2 可编程调节器 191

9.3.3 执行器 193

9.4 单回路过程控制系统 195

9.4.1 单回路过程控制系统的原理结构 195

9.4.2 单回路过程控制系统的特性分析 196

9.4.3 单回路过程控制系统的选型分析 197

9.5 串级过程控制系统 199

9.5.1 串级控制系统的结构与模型 199

9.5.2 串级过程控制系统的特点与应用 200

9.5.3 串级过程控制系统的设计与调整 202

9.6 过程控制系统的其他形式 203

本章小结 206

思考与练习题 207

参考文献 208