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第一章 自动控制系统概述 1

1.1 自动控制的基本原理与方式 1

1.1.1 自动控制的任务 1

1.1.2 自动控制的方式 2

1.1.3 自动控制系统的组成 7

1.2 自动控制系统的分类 8

1.3 自动控制系统的基本要求 9

1.4 自动控制理论的发展 11

习题 12

第二章 控制系统的数学模型 14

2.1 微分方程 14

2.2 非线性微分方程的线性化 20

2.3 拉氏变换及其应用 22

2.4 传递函数 31

2.5 结构图与信号流图 41

2.5.1 结构图 41

2.5.2 信号流图 52

习题 59

第三章 时域分析 62

3.1 引言 62

3.2 线性系统时间响应的性能指标 63

3.3 系统的暂态响应 64

3.3.1 一阶系统时域分析 64

3.3.2 二阶系统时域分析 66

3.3.3 高阶系统时域分析 74

3.4.1 稳定的基本概念 77

3.4.2 劳斯判据 77

3.4 控制系统稳定性分析 77

3.4.3 几种特殊情况 80

3.5 控制系统的稳态误差分析 82

3.5.1 稳态误差的基本概念 82

3.5.2 系统类型 83

3.5.3 参考输入信号作用下的稳态误差 84

3.5.4 扰动输入信号作用下的稳态误差 86

习题 88

第四章 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 102

习题 104

第五章 频域分析 106

5.1 频域特性 106

5.1.1 频率特性的基本概念 106

5.1.2 频率特性的图示方法 107

5.2 典型环节频域特性 108

5.2.1 比例环节 108

5.2.2 积分环节 109

5.2.3 微分环节 110

5.2.4 惯性环节 111

5.2.5 一阶微分环节 113

5.2.6 振荡环节 114

5.2.7 二阶微分环节 116

5.3.1 系统开环极坐标图的绘制 117

5.2.8 延迟环节 117

5.3 控制系统开环频率特性绘制 117

5.3.2 系统开环对数频率特性的绘制 121

5.3.3 最小相位系统与非最小相位系统的频率特性 126

5.4 频域稳定性判据 126

5.4.1 幅角原理 126

5.4.2 有理分式F(s)的选取 126

5.4.3 封闭曲线Γs的选取 127

5.4.4 奈奎斯特稳定判据 128

5.4.5 稳定裕度 130

5.5 闭环频域特性分析 132

5.5.1 频域性能指标 132

5.5.2 闭环频域指标与时域指标的关系 133

5.6 开环频域特性分析 135

习题 139

第六章 自动控制系统的校正 141

6.1 控制系统校正基础 141

6.1.1 控制系统校正的概念 141

6.1.2 系统校正装置 141

6.2 根轨迹法校正 147

6.2.1 串联超前校正 148

6.2.2 串联滞后校正 151

6.3 频率法校正 153

6.3.1 比例校正 153

6.3.2 比例-微分校正环节(相位超前校正) 155

6.3.3 比例-积分校正环节(相位滞后校正) 156

6.3.4 比例-积分-微分校正(相位滞后-超前校正) 158

6.3.5 串联校正装置的设计 160

6.4 基于频率法的反馈校正 167

6.5 自动控制系统的结构设计 170

6.5.1 系统的简化处理 171

6.5.2 系统的期望对数频率特性的建立原则 171

习题 172

第七章 采样控制系统分析基础 174

7.1 连续时间信号的采样与采样定理 174

7.1.1 信号的采样 174

7.1.2 采样定理 175

7.2 信号的复现与零阶保持器 176

7.3 采样系统的Z变换 178

7.3.1 Z变换定义 178

7.3.2 Z变换方法 178

7.3.3 Z变换性质 180

7.3.4 Z反变换 183

7.4 脉冲传递函数 184

7.4.1 脉冲传递函数的定义 185

7.4.2 脉冲传递函数的求法 185

7.4.3 开环系统的脉冲传递函数 186

7.4.4 闭环系统的脉冲传递函数 187

7.5 采样系统的性能与控制 190

7.5.1 平面之间的映射 190

7.5.2 离散系统的稳定条件 191

7.5.3 Z-W变换 191

7.5.4 数字控制器D(z)的设计 193

习题 197

参考文献 200