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第1章 自动控制系统的基本概念 1

1.1 引言 1

1.2 自动控制系统的基本控制方式 1

1.2.1 开环控制 2

1.2.2 闭环控制（反馈控制） 3

1.2.3 复合控制 6

1.2.4 开环控制、闭环控制和复合控制的比较 7

1.3 自动控制系统的分类 8

1.3.1 按输入量的特征分类 8

1.3.2 按控制系统的特征方程式分类 8

1.3.3 按系统中信号的连续性和离散性分类 8

1.4 对自动控制系统的基本要求 9

1.5 自动控制技术和理论的发展概况 9

1.6 本课程的性质、任务和要求 11

1.6.1 本课程的性质 11

1.6.2 本课程的任务 11

1.6.3 学习本课程的要求 11

本章小结 11

习题 12

第2章 控制系统的数学模型 13

2.1 引言 13

2.2 微分方程描述 13

2.3 非线性数学模型的线性化 17

2.4 用拉普拉斯变换求解线性微分方程 18

2.5 传递函数 27

2.5.1 传递函数的概念和定义 27

2.5.2 传递函数的性质 28

2.5.3 典型环节的传递函数 29

2.6 方块图 33

2.6.1 方块图的组成及特点 33

2.6.2 方块图的等效变换（化简） 34

2.6.3 利用方块图的等效变换求系统的传递函数 37

本章小结 40

习题 41

第3章 控制系统的时域分析法 43

3.1 引言 43

3.2 控制系统时间响应的性能指标（时域指标） 43

3.3 一阶系统的时域分析 44

3.4 二阶系统的时域分析 46

3.5 高阶系统的时域分析 52

3.6 控制系统的稳定性 56

3.7 控制系统的稳态误差 60

本章小结 64

习题 65

第4章 根轨迹法 67

4.1 引言 67

4.2 根轨迹的基本概念 67

4.3 绘制根轨迹的基本条件和基本规则 68

4.3.1 绘制根轨迹的基本条件 68

4.3.2 绘制根轨迹的基本规则 70

4.4 应用根轨迹法分析系统的性能 80

4.4.1 分析系统性能的一般步骤 80

4.4.2 闭环零、极点的位置对系统性能的影响 81

本章小结 84

习题 84

第5章 控制系统的频域分析法（频率法） 85

5.1 引言 85

5.2 频率特性 85

5.2.1 频率特性的基本概念 85

5.2.2 频率特性的图形表示法 87

5.3 典型环节的频率特性 90

5.3.1 惯性环节 90

5.3.2 振荡环节 92

5.3.3 积分环节 94

5.3.4 微分环节 95

5.3.5 一阶比例微分环节 96

5.3.6 比例环节 96

5.3.7 延迟环节 97

5.4 控制系统开环频率特性的绘制 98

5.4.1 极坐标图 98

5.4.2 伯德图 100

5.4.3 最小相位系统和非最小相位系统 102

5.5 奈奎斯特（Nyquist）稳定判据 104

5.5.1 奈奎斯特（Nyquist）稳定判据 104

5.5.2 稳定裕度（量） 105

5.6 闭环频率特性及闭环频域指标 107

5.7 频域分析与时域分析的关系 108

5.7.1 频域与时域的动态性能指标之间的关系 108

5.7.2 系统的稳态误差与开环对数频率特性之间的关系 112

5.7.3 开环频率特性与时域响应的关系 114

5.8 用实验方法确定频率特性 118

5.8.1 测定频率特性的实验方法 118

5.8.2 由伯德图确定系统的传递函数 118

本章小结 121

习题 122

第6章 控制系统的校正 124

6.1 引言 124

6.1.1 校正的基本概念 124

6.1.2 校正方式的分类 124

6.2 常用校正装置及其特性 125

6.2.1 超前校正装置 125

6.2.2 滞后校正装置 127

6.2.3 滞后－超前校正装置 130

6.3 应用频率法对系统进行串联校正 131

6.3.1 串联超前校正 132

6.3.2 串联滞后校正 134

6.4 按期望模型对系统进行串联校正 136

6.4.1 典型Ⅰ型（二阶）开环模型及其特性 137

6.4.2 按最佳二阶开环模型设计校正装置 138

6.4.3 典型Ⅱ型（三阶）开环模型及其特性 139

6.4.4 按典型Ⅱ型系统期望开环模型设计校正装置 141

6.5 并联校正 142

本章小结 145

习题 146

参考文献 148