第一章 自动控制系统入门 1
§1-1 引言 1
目录 1
§1-2 开环控制与闭环控制 3
§1-3 自动控制系统的基本组成部分 5
§1-4 自动控制系统的性能指标 6
1 动态性能指标 6
2 稳态性能指标 7
§1-5 控制系统的线性化数学模型 9
1 非线性特性的线性化 10
2 建立数学模型的步骤 10
3 建模举例 11
1 传递函数的定义 16
§1-6 传递函数 16
2 传递函数的性质 19
3 传递函数的基本因子——典型环节 20
§1-7 系统方框图及其等效变换 32
练习题 38
第二章 控制系统部件——比较元件 41
§2-1 概述 41
§2-2 位置比较元件 42
1 电位计 42
2 自整角机与旋转变压器 46
3 感应同步器 51
4 差动变压器 53
5 三自由度陀螺仪 54
6 霍尔位移传感器 55
7 光电编码器 56
§2-3 精—粗测角线路 58
1 “假零”问题 60
2 信号选择电路 62
§2-4 速度测量元件 64
1 直流测速发电机 64
2 交流测速发电机 66
3 光电测速器 67
§2-5 温度测量元件 69
1 电阻温度计 69
2 热电偶 70
练习题 72
第三章 控制系统部件——放大器、调制与解调器 73
§3-1 电子放大器 73
1 晶体管放大器 74
2 线性集成电路运算放大器 77
§3-2 磁放大器 81
§3-3 调制器与解调器 84
1 调制器 85
2 解调器 87
§3-4 可控硅整流器 91
1 单向可控硅整流器 91
2 双向可控硅整流器 94
§3-5 交磁放大机 95
1 滑阀式液压放大器 100
§3-6 液压放大器 100
2 喷嘴挡板式液压放大器 101
3 针阀式液压放大器 101
练习题 102
第四章 控制系统部件——执行元件 104
§4-1 直流伺服电动机 104
1 直流伺服电动机的基本原理 104
2 直流伺服电动机的传递函数 105
3 直流伺服电动机的机械特性 107
§4-2 直流力矩电动机 112
§4-3 低惯量直流伺服电动机 113
1 杯形转子直流伺服电动机 114
1 交流伺服电动机的基本原理 115
§4-4 交流伺服电动机 115
2 无槽转子直流伺服电动机 115
2 交流伺服电动机的机械特性 117
3 交流伺服电动机的传递函数 117
§4-5 步进电动机 121
§4-6 液压马达与液压缸 126
练习题 127
第五章 控制系统的时域分析 129
§5-1 控制系统的稳定性 129
1 稳定性的定义 129
2 系统稳定的必要与充分条件 130
3 劳斯（Routh）稳定性判据 132
§5-2 控制系统的典型输入信号 139
1 阶跃输入时间响应 140
§5-3 二阶系统的时间响应 140
2 恒速输入时间响应 144
§5-4 高阶系统的时间响应 146
§5-5 系统参数对系统动态性能的影响 148
1 速度阻尼F对系统动态性能的影响 151
2 放大系数K0对系统动态性能的影响 153
3 转动惯量J对系统动态性能的影响 153
§5-6 系统的稳态误差 154
1 0型系统的稳态误差 155
2 Ⅰ型系统的稳态误差 156
3 Ⅱ型系统的稳态误差 157
4 误差系数 158
§5-7 误差积分性能指标与最佳系统 163
1 误差积分性能指标 164
2 四种误差积分性能指标的比较 166
3 最佳系统的参数计算 167
练习题 171
第六章 控制系统的频率响应分析 174
§6-1 频率响应和频率特性的基本概念 174
§6-2 频率特性的图形表示 178
1 幅相频率特性曲线 178
2 对数频率特性曲线 180
3 对数幅相特性曲线 183
§6-3 典型环节的频率特性 183
1 比例环节的频率特性 183
2 纯微分环节的频率特性 184
3 一阶微分环节的频率特性 186
4 积分环节的频率特性 187
5 惯性环节的频率特性 188
6 振荡环节的频率特性 189
7 二阶微分环节的频率特性 192
§6-4 控制系统的频率特性 193
1 开环系统的幅相频率特性 193
2 开环系统的对数频率特性 196
3 闭环系统的幅频特性 200
§6-5 奈魁斯特稳定判据 203
1 米哈依洛夫定理 204
2 奈魁斯特稳定判据 206
§6-6 稳定裕量 214
1 幅值裕量 215
2 相角裕量 215
§6-7 评定控制系统性能的频率域指标 216
1 二阶系统动态性能与频率特性的关系 216
2 高阶系统动态性能与频率特性的关系 220
练习题 222
第七章 根轨迹方法 224
§7-1 概述 224
§7-2 相角（幅角）条件与幅值条件 226
§7-3 根轨迹的特性及其绘制法则 229
1 根轨迹的起点和终点 229
4 实轴上的根轨迹 230
3 根轨迹的对称性 230
2 根轨迹的条数 230
5 根轨迹的渐近线 231
6 根轨迹与虚轴的交点 235
7 根轨迹与实轴的分离点与会合点 236
8 根轨迹的起始角和终止角 244
9 闭环极点之和与积 245
§7-4 控制系统的根轨迹分析 252
1 按根轨迹曲线分析系统的动态性能 252
2 闭环系统的零、极点分布对系统动态性能的影响 258
练习题 261
§8-1 控制系统的技术要求 263
1 位置控制系统的技术要求 263
第八章 控制系统设计 263
2 速度控制系统的一般技术要求 264
§8-2 控制系统的设计步骤 265
1 方案论证 265
2 静态计算 266
3 动态计算 266
§8-3 控制系统的静态计算 267
1 执行元件的选择 267
2 减速器传动级数的选择与传动比分配 277
3 比较元件的选择原则 281
4 放大器的选择与设计原则 282
§8-4 控制系统的综合校正 283
1 用对数频率法综合校正系统的步骤 283
2 希望特性Lx（ω）的绘制 284
3 串联校正 286
4 并联校正 288
§8-5 复合控制与扰动补偿 297
1 复合控制系统原理 297
2 扰动补偿 299
3 不变性原理 300
4 复合控制系统的设计计算 301
练习题 305
第九章 自动控制系统举例 308
§9-1 具有交磁放大机的随动系统 308
1 系统结构 308
2 系统的信号传递 312
3 系统的传递函数及方框图 313
§9-2 具有可控硅整流的随动系统 321
1 系统结构 323
2 磁触发器的基本工作原理 325
3 系统的信号传递 328
4 系统的传递函数及方框图 330
§9-3 单相可控硅直流电动机调速系统 333
练习题 338
第十章 采样控制系统 339
§10-1 采样控制系统的基本概念 339
1 采样系统概述 339
2 离散时间信号 342
3 采样信号的数学描述 343
4 零阶保持器的数学模型 347
§10-2 采样定理 349
§10-3 z变换 351
1 z变换的定义 351
2 z变换方法 352
3 z变换定理 355
4 z反变换 358
§10-4 差分方程及其解法 360
1 差分方程 360
2 差分方程的解法 362
§10-5 脉冲传递函数 363
1 脉冲传递函数的定义 363
2 脉冲传递函数的求法 363
3 串联环节的脉冲传递函数 364
4 并联环节的脉冲传递函数 365
5 闭环系统的脉冲传递函数 366
§10-6 采样系统的分析 368
1 采样系统的稳定性 369
2 采样系统的动态性能 373
3 采样系统的稳态性能 376
练习题 378
附录Ⅰ 拉氏变换 380
1 拉氏变换的定义 380
2 拉氏变换定理 382
3 拉氏反变换及其对照表 389
附录Ⅱ 检验正弦跟踪精度公式的证明 391
附录Ⅲ 校正装置及其特性 393
参考文献 402