本书全面系统地阐述了自动控制理论的基本分析和校正方法。全书共 7章，主要内容包括自动控制概述、线性控制系统的数学模型、时域分析与校正、根轨迹法、频域分析与校正、非线性控制系统、离散控制系统等。
本书资源丰富，是一本立体化、高融合、新形态教材。为便于学习，各章均附有学习目标、例题精解、本章小结和习题。
样章试读
目录
- 目录
第1章绪论1
1.1控制理论的发展历程和行业领域1
1.1.1控制理论的发展历程1
1.1.2控制理论与行业领域3
1.2自动控制系统的基本概念4
1.2.1自动控制系统的工作过程4
1.2.2自动控制系统的组成及术语4
1.2.3自动控制系统举例6
1.3自动控制的基本方式9
1.3.1开环控制9
1.3.2闭环控制10
1.3.3复合控制10
1.4控制系统的分类11
1.4.1按系统输入信号的变化规律分类11
1.4.2按系统传输信号的性质分类12
1.4.3按描述系统的数学模型分类12
1.4.4其他分类方法13
1.5对控制系统的基本要求13
1.6例题精解14
本章小结17
习题18
第2章控制系统的数学模型20
2.1数学模型基础20
2.1.1数学模型的特点20
2.1.2数学模型的类型21
2.1.3建模途径与原则22
2.2控制系统的微分方程22
2.2.1建立微分方程模型的一般步骤22
2.2.2建模举例23
2.2.3非线性系统(数学模型)的线性化27
2.3控制系统的传递函数30
2.3.1传递函数的概念31
2.3.2典型环节及其传递函数33
2.3.3传递函数的标准形式37
2.3.4传递函数的零点和极点对输出的影响38
2.4控制系统的结构图39
2.4.1结构图的概念39
2.4.2系统结构图的建立39
2.4.3结构图的等效变换42
2.5信号流图与梅森公式46
2.5.1信号流图的概念47
2.5.2梅森公式48
2.5.3控制系统的传递函数49
2.6应用MATLAB进行模型处理51
2.6.1拉氏变换与拉氏反变换51
2.6.2传递函数52
2.7例题精解53
本章小结58
习题58
第3章线性系统的时域分析与校正62
3.1典型输入信号和时域性能指标62
3.1.1典型信号63
3.1.2性能指标65
3.2一阶系统的分析和计算65
3.2.1一阶系统的数学模型65
3.2.2一阶系统的单位阶跃响应和性能指标66
3.2.3单位斜坡响应67
3.2.4单位脉冲响应68
3.3二阶系统的分析和计算68
3.3.1二阶系统的数学模型68
3.3.2单位阶跃响应69
3.3.3二阶系统性能指标分析72
3.3.4单位脉冲响应75
3.4高阶系统的时间响应75
3.4.1高阶系统的阶跃响应76
3.4.2高阶系统性能估计77
3.5稳定性分析78
3.5.1稳定性的概念和定义78
3.5.2线性系统稳定的条件79
3.5.3劳斯-赫尔维茨判据81
3.6线性系统的稳态误差计算83
3.6.1稳态误差的定义84
3.6.2给定输入信号作用下的稳态误差86
3.6.3扰动作用下的稳态误差89
3.7线性系统的时域校正90
3.7.1二阶系统的性能改善90
3.7.2控制系统的基本控制律——比例-积分-微分控制93
3.7.3校正方式95
3.8用MATLAB进行动态响应分析97
3.8.1绘制响应曲线97
3.8.2阶跃响应性能分析98
3.8.3应用Simulink进行仿真99
3.9例题精解100
本章小结106
习题107
第4章线性系统的根轨迹法111
4.1根轨迹的基本概念111
4.1.1根轨迹的基本概念111
4.1.2闭环零极点与开环零极点之间的关系113
4.2根轨迹方程114
4.3根轨迹绘制的基本规则115
4.3.1180°根轨迹绘制的基本规则115
4.3.2典型根轨迹图123
4.3.3零度根轨迹的绘制规则123
4.4典型反馈系统的根轨迹分析125
4.4.1反馈系统的根轨迹分析举例125
4.4.2增加开环零极点的根轨迹分析127
4.4.3非最小相位系统的根轨迹129
4.4.4参数根轨迹及系统性能分析130
4.5用MATLAB绘制系统的根轨迹132
4.5.1命令介绍132
4.5.2绘图示例133
4.6例题精解133
本章小结139
习题139
第5章线性系统的频域分析与校正142
5.1频率特性的基本概念142
5.1.1频率特性的定义142
5.1.2频率特性的几何表示法143
5.2典型环节的频率特性145
5.2.1比例环节145
5.2.2积分环节146
5.2.3微分环节147
5.2.4惯性环节148
5.2.5一阶微分环节149
5.2.6振荡环节150
5.2.7二阶微分环节152
5.2.8延迟环节152
5.3控制系统的开环频率特性153
5.3.1开环幅相曲线153
5.3.2开环Bode图155
5.3.3最小相位系统与非最小相位系统157
5.4奈奎斯特稳定判据158
5.4.1辅助函数F(s)158
5.4.2幅角原理159
5.4.3奈奎斯特稳定判据161
5.4.4对数频率特性稳定判据163
5.5控制系统的稳定裕度165
5.6控制系统的频域分析167
5.6.1用开环频率特性分析系统的性能168
5.6.2开环频域性能指标与时域指标的关系169
5.6.3开环频域指标与闭环频域指标的关系171
5.7控制系统的频域设计172
5.7.1典型校正装置173
5.7.2频域法串联校正176
5.8MATLAB在频域分析中的应用181
5.8.1Bode图的绘制181
5.8.2幅相曲线的绘制182
5.9例题精解183
本章小结187
习题187
第6章非线性控制系统191
6.1非线性系统概述191
6.1.1非线性系统的特征191
6.1.2典型非线性特性192
6.1.3非线性系统的分析和设计方法194
6.2描述函数法194
6.2.1描述函数的基本概念195
6.2.2典型非线性特性的描述函数196
6.2.3非线性系统的简化201
6.3非线性系统的描述函数法分析203
6.3.1非线性系统的稳定性分析204
6.3.2自振荡分析205
6.4相平面法207
6.4.1相平面法的基本概念207
6.4.2相平面图的绘制208
6.4.3奇点和奇线208
6.4.4非线性系统的相平面法分析209
6.5MATLAB非线性系统设计与分析210
6.5.1MATLAB函数指令210
6.5.2应用Simulink进行仿真211
6.6例题精解212
本章小结214
习题214
第7章离散控制系统218
7.1离散系统概述218
7.2信号的采样与保持220
7.2.1采样过程220
7.2.2采样定理222
7.2.3零阶保持器224
7.3z变换226
7.3.1z变换的定义226
7.3.2z变换的求法227
7.3.3z变换的基本定理229
7.3.4z反变换230
7.4离散系统的数学模型232
7.4.1线性常系数差分方程232
7.4.2脉冲传递函数234
7.5离散系统的时域分析240
7.5.1s平面与z平面的映射关系241
7.5.2离散系统的动态性能分析241
7.5.3离散系统的稳定性分析245
7.5.4离散系统的稳态误差247
7.6离散系统的数字校正251
7.6.1最少拍系统及其设计251
7.6.2数字PID控制器的实现253
7.7MATLAB离散系统分析与设计254
7.8例题精解257
本章小结261
习题262
附录拉普拉斯变换265
参考文献270
京公网安备 11010102004214号