第一章 自动控制系统概述 1
第一节 引言 1
第二节 开环控制和闭环控制 2
一、开环控制系统 2
二、闭环控制系统 3
第三节 自动控制系统的组成 4
第四节 自动控制系统的分类 5
一、按输入量变化的规律分类 5
二、按系统传输信号对时间的关系分类 6
三、按系统的输出量和输入量间的关系分类 6
第五节 自动控制系统的性能指标 6
一、系统的稳定性 6
二、系统的稳态性能指标 7
三、系统的动态性能指标 7
第六节 研究自动控制系统的方法 9
小结 9
思考题 10
习题 10
第二章 典型自动控制系统的基本部件 12
第一节 常用的检测元件 12
一、温度检测元件 12
二、线位移检测元件 14
三、角位移检测元件 16
四、转速检测元件 18
第二节 直流伺服电动机与交流伺服电动机 19
一、直流伺服电动机 19
二、交流伺服电动机 21
第三节 晶闸管（Th）直流交流调压电路 22
一、晶闸管 22
二、单相晶闸管全控桥式整流电路 27
三、三相晶闸管半波可控整流电路 30
四、三相晶闸管全控桥式整流电路 32
五、晶闸管整流装置反并联可逆供电电路 33
六、晶闸管交流调压电路 33
第四节 双极晶体管（BJT）脉宽调制（PWM）型直流调压电路 35
一、双极晶体管（BJT） 36
二、双极晶体管（BJT）—脉宽调制（PWM）型直流调压电路 37
第五节 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）正弦脉宽调制（SPWM）型交流变频电路 41
一、绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 41
二、二极管整流器—IGBT逆变器构成的交—直—交变压变频电路 44
第六节 常用的调节器线路 47
一、比例（P）调节器 47
二、积分（I）调节器 48
三、比例积分（PI）调节器 49
四、惯性（T）调节器 50
五、比例积分微分（PID）调节器 51
小结 52
思考题 54
习题 55
第三章 典型自动控制系统的组成和工作原理 57
第一节 水位控制系统 57
第二节 发动机离心调速系统 58
一、液压阀控液压缸和液压阻尼器 58
二、发动机离心调速系统 60
第三节 具有转速负反馈的晶闸管直流调速系统 61
第四节 具有电压负反馈和电流正反馈的晶闸管直流调速系统及实例分析 63
一、具有电压负反馈和电流正反馈的晶闸管直流调速系统 63
二、实例分析 64
第五节 转速、电流双闭环晶闸管直流调速系统 67
第六节 晶闸管交流调压位置随动系统 70
一、晶闸管交流调压位置随动系统的工作原理 70
二、位置随动系统的特点 74
第七节 双极晶体管（BJT）脉宽调制（PWM）控制的直流位置随动系统 74
一、系统的组成 74
二、系统的工作原理 74
第八节 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）正弦脉宽调制（SPWM）控制的交流变压变频（VVVF）调速系统 80
一、变压变频调速的基本控制方式 80
二、模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统 81
三、微机控制的IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统简介 82
小结 84
思考题 87
习题 87
读图练习 88
第四章 拉普拉斯变换及应用 91
第一节 拉普拉斯变换的概念 91
第二节 拉普拉斯变换的主要运算定理 94
第三节 拉普拉斯反变换 96
第四节 拉普拉斯变换应用举例 97
小结 102
习题 103
第五章 自动控制系统的数学模型 104
第一节 传递函数 104
第二节 系统框图 105
第三节 典型环节的传递函数和功能框 106
一、比例环节 107
二、积分环节 107
三、理想微分环节 109
四、惯性环节 110
五、比例微分环节 112
六、振荡环节 113
七、延迟环节 115
第四节 框图的变换、简化和闭环传递函数的求取 116
一、框图的等效变换与简化 116
二、典型自动控制系统闭环传递函数的求取 120
三、交叉反馈系统框图的化简及其闭环传递函数的求取 121
第五节 典型自动控制系统常用部件的传递函数与框图 122
一、电路元件 122
二、运算放大器及常用调节器 122
三、组合机床的动力滑台 124
四、直流电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机 125
第六节 典型自动控制系统的数学模型 129
一、水位控制系统 129
二、具有转速负反馈的直流调速系统 129
三、转速、电流双闭环直流调速系统 130
四、位置跟随系统 132
五、机械转动系统 133
第七节 系统数学模型的简化处理 135
小结 137
思考题 139
习题 140
第六章 频率特性 143
第一节 频率特性的基本概念 143
第二节 频率特性表示方式 144
一、数学式表示方式 144
二、图形表示方式 145
第三节 典型环节的对数频率特性 149
一、比例环节 149
二、积分环节 149
三、理想微分环节 151
四、惯性环节 151
五、比例微分环节 153
六、振荡环节 153
七、延迟环节 156
第四节 闭环系统的开环对数频率特性 157
一、采用叠加的方法求串联环节的伯德图 157
二、系统开环渐近对数幅频特性的简便画法 159
三、最小相位系统的概念 161
四、由系统（或部件）的对数频率特性求对应的传递函数 163
第五节 系统的闭环频率特性 165
小结 167
思考题 169
习题 169
第七章 自动控制系统的性能分析 171
第一节 自动控制系统的稳定性分析 171
一、系统稳定性的概念 171
二、对数频率稳定判据 172
三、稳定裕量与系统的相对稳定性 174
四、二阶系统的稳定性分析举例 175
五、典型三阶系统的稳定性分析举例 176
六、调速系统稳定性分析举例 178
七、位置随动系统稳定性分析举例 180
八、延迟环节对系统稳定性的影响分析举例 181
第二节 自动控制系统的稳态性能分析 182
一、系统稳态误差的概念 182
二、系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系 184
三、系统稳态误差与输入信号间的关系 185
四、由系统开环对数频率特性分析系统的稳态性能 187
五、自动调速系统的稳态性能分析举例 188
六、位置随动系统的稳态性能分析举例 189
第三节 自动控制系统的动态性能分析 190
一、系统动态指标的求取 190
二、系统动态性能与系统开环频率特性间的关系 193
第四节 自动控制系统性能分析举例 194
一、调节增益对典型二阶系统性能的影响 194
二、调节增益对典型三阶系统性能的影响 195
小结 197
思考题 198
习题 199
第八章 自动控制系统的校正 202
第一节 校正装置 202
一、无源校正装置 202
二、有源校正装置 202
第二节 串联校正 206
一、比例（P）串联校正 206
二、比例微分（PD）校正（相位超前校正） 207
三、比例积分（PI）校正（相位滞后校正） 209
四、比例积分微分（PID）校正（相位滞后-超前校正） 211
第三节 反馈校正 214
第四节 顺馈补偿 218
一、扰动顺馈补偿 219
二、输入顺馈补偿 220
第五节 系统分析方法综述 222
小结 223
思考题 224
习题 225
附录 228
附录A 常用文字符号 228
附录B 自动控制技术术语中、英文名词对照（以汉语拼音序排列） 232
参考文献 240
后记 241
《自动控制系统及应用》自学考试大纲 243
后记 271