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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