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第1章 自动控制系统的概述1

1.1 引言1

1.2 开环控制和闭环控制2

1.2.1 开环控制2

1.2.2 闭环控制3

1.3 自动控制系统的分类6

1.3.1 按给定信号的形式6

1.3.2 按系统是否满足叠加原理分类6

1.3.3 按系统参数是否随时间变化分类7

1.3.4 按信号传递的形式分类7

1.4 对自动控制系统性能的要求7

小结9

习题9

第2章 自动控制系统的数学模型11

2.1 数学模型简介11

2.1.1 微分方程式11

2.1.2 传递函数13

2.1.3 框图15

2.2 典型环节的传递函数和功能框图15

2.2.1 比例环节16

2.2.2 积分环节17

2.2.3 理想微分环节18

2.2.4 惯性环节19

2.2.5 比例微分环节21

2.2.6 振荡环节21

2.2.7 延迟环节23

2.3 自动控制系统的框图24

2.3.1 系统框图的画法24

2.3.2 系统框图的物理含义25

2.3.3 框图的等效变换26

2.4 系统闭环传递函数的求取30

2.4.1 自动控制系统闭环传递函数的求取30

2.4.2 梅森公式31

小结32

习题33

第3章 时域分析法36

3.1 典型输入信号和时域性能指标36

3.1.1 典型输入信号36

3.1.2 系统的动态性能指标38

3.2 控制系统的稳定性分析40

3.2.1 系统稳定性的概念和稳定的充分必要条件40

3.2.2 代数稳定判据41

3.2.3 代数判据的应用42

3.3 控制系统的动态性能分析43

3.3.1 一阶系统的动态响应分析44

3.3.2 二阶系统的动态响应分析46

3.3.3 二阶系统的动态性能指标48

3.3.4 高阶系统的动态响应分析54

3.4 控制系统的稳态误差分析55

3.4.1 系统稳态误差的概念55

3.4.2 系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系57

3.4.3 系统稳态误差与输入信号间的关系58

3.4.4 自动控制系统稳态性能分析举例60

小结64

习题64

第4章 频率分析法69

4.1 频率特性的基本概念69

4.1.1 频率特性的概念69

4.1.2 频率特性的图示方法71

4.2 典型环节的对数频率特性74

4.2.1 比例环节74

4.2.2 积分环节75

4.2.3 理想微分环节76

4.2.4 惯性环节77

4.2.5 比例微分环节79

4.2.6 振荡环节80

4.3 系统的开环对数频率特性82

小结85

习题86

第5章 自动控制系统的校正89

5.1 校正的基本概念89

5.1.1 校正的概念89

5.1.2 校正的方式89

5.1.3 校正装置90

5.2 串联校正91

5.2.1 三频段对系统性能的影响91

5.2.2 串联校正方法91

5.3 反馈校正99

5.3.1 反馈校正的方式99

5.3.2 反馈校正的作用100

5.4 复合校正101

5.4.1 按输入补偿的复合校正101

5.4.2 按扰动补偿的复合校正101

小结102

习题102

第6章 直流调速系统105

6.1 转速负反馈晶闸管直流调速系统105

6.1.1 系统的组成105

6.1.2 系统的框图109

6.1.3 系统的自动调节过程109

6.1.4 系统的性能分析110

6.2 速度和电流双闭环直流调速系统111

6.2.1 双闭环调速系统的组成111

6.2.2 系统框图112

6.2.3 双闭环调速系统的工作原理和自动调节过程113

6.2.4 系统性能分析114

6.2.5 双闭环调速系统的优点115

6.2.6 给定积分器的应用116

6.3 双极晶体管脉宽调制控制的直流调速系统116

6.3.1 双极晶体管（BJT）-脉宽调制（PWM）型直流调压电路116

6.3.2 由专用集成电路控制的BJT-PWM直流调速系统120

6.3.3 BJT-PWM控制系统的特点122

6.4 晶闸管可逆直流调速系统122

6.4.1 电枢可逆线路122

6.4.2 可逆拖动的四种工作状态123

6.5 转速、电流双闭环数字式直流调速系统124

6.5.1 数字式直流调速系统的组成124

6.5.2 数字式直流调速系统的软件功能124

6.5.3 数字式直流调速系统的硬件组成125

小结126

习题127

第7章 位置随动系统131

7.1 位置随动系统概述131

7.1.1 随动系统的定义131

7.1.2 随动系统的应用131

7.1.3 位置随动系统的组成132

7.1.4 位置随动系统的特点133

7.2 位置信号的检测及执行电机133

7.2.1 感应同步器133

7.2.2 角位移检测元件134

7.2.3 直流伺服电动机的基本结构、工作原理与工作特性137

7.2.4 交流伺服电动机的基本结构、工作原理和工作特性139

7.3 交流位置随动系统141

7.3.1 系统的组成141

7.3.2 系统的组成框图144

7.3.3 系统的工作原理144

7.3.4 系统框图145

7.3.5 位置随动系统性能分析146

7.4 直流位置随动系统147

7.4.1 系统的组成148

7.4.2 专用集成控制芯片的工作原理148

7.4.3 微机控制的由L290／1／2芯片组成的直流位置随动系统的工作原理151

7.5 数控机床的伺服系统152

7.5.1 数控机床伺服系统原理153

7.5.2 数控机床伺服系统性能分析154

小结155

习题156

第8章 交流调速系统157

8.1 交流调速的基本类型157

8.2 变频调速的构成及基本要求158

8.2.1 变频调速的组成158

8.2.2 变频调速的基本要求159

8.3 变频器的分类和特点161

8.3.1 间接变频装置构成及控制方式162

8.3.2 电压源和电流源变频器163

8.3.3 交-直-交电压源变频器工作原理164

8.4 正弦波脉宽调制变频器168

8.4.1 SPWM变频器工作原理168

8.4.2 工作原理169

8.4.3 对脉宽调制的制约条件171

8.4.4 SPWM变频器的同步调制和异步调制171

8.5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统173

8.6 转速闭环转差频率控制的变频调速系统178

8.6.1 转差频率控制的基本概念178

8.6.2 控制规律179

8.6.3 转差频率控制的变频调速系统180

小结181

习题182

参考文献183