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目录 1

第一章 概论 1

第一节 自动控制发展的简况 1

第二节 自动控制系统的工作原理 3

一、速度控制系统 3

二、水位控制系统 6

三、随动系统 7

第三节 自动控制的基本方式 10

一、开环控制 10

二、闭环控制 11

第四节 对控制系统的基本要求 12

习题 14

第二章 物理系统的微分方程 16

第一节 建立物理系统微分方程的一般方法和步骤 16

一、建立物理系统微分方程的一般步骤 16

二、机械系统微分方程的建立 18

三、电气系统微分方程的建立 19

四、流体系统微分方程的建立 21

五、利用回路相似法建立非电系统的微分方程 22

第二节 线性系统及其齐次性和叠加性 24

一、线性系统 24

二、线性系统的齐次性 25

三、线性系统的叠加性 26

第三节 增量方程及非线性方程的线性化 27

一、增量方程 27

二、非线性微分方程的线性化 29

习题 32

第三章 传递函数 37

第一节 传递函数的基本概念 37

第二节 典型环节及其运动规律 41

一、典型环节的分类 41

二、典型环节的运动规律 44

第三节 动态方块图及系统的传递函数 53

一、方块图符号 54

二、闭环控制系统的典型方块图 55

三、系统方块图的绘制 60

四、利用方块图的简化求取系统的传递函数 65

五、利用梅逊公式由方块图直接求取系统的传递函数 75

习题 78

第四章 时间响应 83

第一节 时间响应的概念 83

一、时间响应 83

二、典型输入信号及典型时间响应 85

三、在任意输入函数作用下系统的响应 87

第二节 时间响应的性能指标 88

第三节 一阶系统的时间响应 90

一、单位阶跃响应 90

二、单位斜坡响应 92

三、单位脉冲响应 93

第四节 二阶系统的时间响应 94

一、单位阶跃响应 97

二、单位斜坡响应 108

三、单位脉冲响应 111

第五节 高阶系统的时间响应 119

一、三阶系统的单位阶跃响应 120

二、高阶系统的主导极点 121

三、高阶系统的时间响应分析 123

习题 127

第五章 控制系统的稳定性及其时域判据 130

第一节 稳定性的概念及系统稳定的条件 130

一、稳定性的概念 130

二、系统稳定的条件 131

一、罗斯稳定判据 134

第二节 系统稳定性的时域判据 134

二、霍尔维茨稳定判据 142

第三节 结构性不稳定系统 146

习题 147

第六章 控制系统的稳态误差 149

第一节 偏差、误差和稳态误差 149

一、偏差、误差 149

二、稳态误差 150

第二节 参考输入作用下系统的稳态误差 151

一、利用终值定理求稳态误差 151

二、利用动态误差系数？稳态误差 157

第三节 在干扰作用下系统的稳态误差 161

第四节 提高系统稳态精度的措施 164

习题 166

一、根轨迹 169

第一节 根轨迹与根轨迹方程 169

第七章 控制系统的根轨迹分析 169

二、根轨迹方程 171

第二节 根轨迹的基本性质 174

第三节 根轨迹的绘制 184

一、绘制根轨迹的一般步骤 184

二、根轨迹绘制举例 185

第四节 控制系统的根轨迹分析 191

习题 198

第八章 频率响应分析 200

第一节 频率响应的基本概念 200

第二节 幅相频率特性图（奈魁斯特图） 207

一、典型环节的奈魁斯特图 208

二、系统的开环奈魁斯特图 216

第三节 对数频率特性图（波德图） 220

一、对数幅频特性和对数相频特性 220

二、典型环节的波德图 224

三、系统的开环波德图 236

四、最小相位传递函数 241

五、传递函数的试验确定 243

第四节 稳定性的频域判据 247

一、米哈依洛夫稳定判据 247

二、奈魁斯特稳定判据 251

三、稳定性的对数频率特性判据 263

四、滞后系统的稳定性分析 265

第五节 控制系统的相对稳定性 269

一、相位裕量 269

二、幅值裕量 270

第六节 系统的闭环频率特性 273

一、等幅值轨迹（等M圆） 273

二、等相位轨迹（等N圆） 275

三、由开环奈魁斯特图求系统的闭环频率特性 277

第七节 频率响应与时间响应性能指标的关系 279

一、频域性能指标及其与时域性能指标的关系 279

二、开环对数频率特性与时域性能指标的关系 285

习题 290

第九章 控制系统的校正 295

第一节 引言 295

第二节 串联校正 297

一、基本控制规律 297

二、相位超前校正 309

三、相位滞后校正 315

四、相位滞后－超前校正 321

第三节 反馈校正 324

习题 328

附录 拉普拉斯变换 330

主要参考书目 361