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目录1

第一章 自动控制的一般概念1

§1—1 自动控制与自动控制系统1

§1—2 自动控制系统的基本结构5

一、闭环控制系统与开环控制系统5

二、闭环控制系统的基本结构6

§1—3 自动控制原理课程的基本内容7

一、对控制系统基本性能的要求7

二、系统结构参数对性能的影响9

小结13

三、系统分析和设计的数学方法13

习题15

第二章　线性系统的数学模型17

§2—1　系统运动方程式的建立17

§2—2　线性化19

§2—3　拉普拉斯变换21

一、定义21

二、拉氏变换的性质22

三、拉氏反变换26

四、线性常微分方程的拉氏变换解法28

§2—4　传递函数29

一、线性系统运动方程式的求解29

二、传递函数30

§2—5　线性系统的典型环节33

一、惯性环节34

二、比例环节34

三、积分环节35

四、微分环节和比例微分环节37

五、振荡环节38

六、延迟环节39

§2—6　结构方块图及其变换和化简40

一、结构方块图40

二、结构图的等效变换44

三、闭环系统的传递函数51

§2—7 信号流图与梅逊公式53

一、信号流图53

二、信号流图的等效变换54

三、梅逊公式55

小结58

习题61

第三章　系统的时域分析64

§3—1 系统的性能指标和典型输入信号64

一、典型输入信号64

二、系统的时域性能指标66

一、阶跃响应67

§3—2　一阶系统的时域分析67

二、斜坡响应68

三、脉冲响应69

§3—3　二阶系统的时域分析70

一、二阶系统的阶跃响应71

二、参数ζ、ωπ对系统暂态响应的影响72

三、二阶系统的性能指标75

四、二阶系统的脉冲响应和斜坡响应79

五、系统传递函数的零点对性能的影响79

六、二阶系统的比例微分控制81

七、微分负反馈的应用82

§3—4　高阶系统的时间响应85

一、高阶系统的单位阶跃响应86

二、主导极点86

§3—5　稳定性分析88

一、稳定性的概念88

二、线性系统的稳定条件88

三、线性系统稳定性的判定方法—劳斯判据89

§3—6　稳态误差93

一、输入作用时的稳态误差94

二、扰动作用引起的稳态误差98

三、提高控制系统稳态精度的方法100

§3—7　非线性因素对系统性能的影响105

一、饱和特性106

二、不灵敏区特性107

三、间隙特性108

四、摩擦特性108

小结109

习题113

第四章　根轨迹法116

§4—1　根轨迹的一般概念116

一、根轨迹与根轨迹分析法116

二、根轨迹方程118

四、幅角条件和模值条件的应用119

三、根轨迹的幅角条件和模值条件119

§4—2　根轨迹的绘图规则120

一、绘图规则121

二、根轨迹绘图规则小结与例题129

§4—3　系统极点和零点的确定133

一、K＊与系统极点的关系133

二、系统零点的确定135

§4—4　广义根轨迹135

一、广义根轨迹的概念135

二、广义根轨迹的作图方法135

三、广义根轨迹绘图举例136

一、零度根轨迹的基本概念137

二、零度根轨迹方程的特点以及绘图规则137

§4—5　零度根轨迹137

三、绘制零度根轨迹的实例138

§4—6　增加开环零点、极点对根轨迹及K的影响139

一、增加开环零点的作用139

二、增加开环极点对根轨迹的影响140

三、增加开环零点、极点对系统开环放大倍数的影响142

一、系统校正的基本概念143

二、校正方式143

§4—7　系统的校正143

三、校正装置及其传递函数144

§4—8　系统的根轨迹法校正147

一、根轨迹法的串联校正147

二、串联超前校正148

三、串联迟后校正151

四、根轨迹法校正的局限性152

小结153

习题154

第五章　频率特性法158

§5—1　频率特性及其几何表示法158

一、频率特性的基本概念158

二、频率特性的几何表示法160

§5—2　典型环节的频率特性161

一、比例环节162

二、积分环节162

三、微分环节163

四、惯性环节163

五、比例微分环节166

六、二阶振荡环节166

七、二阶微分环节169

八、延迟环节169

一、开环频率特性的对数坐标图171

§5—3　系统的开环频率特性171

二、开环频率特性的极坐标图174

三、最小相位系统和非最小相位系统179

§5—4　奈奎斯特稳定判据181

一、奈奎斯特稳定判据181

二、对数稳定判据189

三、稳定裕量191

四、对数坐标图稳定裕量193

§5—5　开环对数幅频特性与系统性能的关系195

一、低频区195

二、中频区197

一、等M圆图198

三、高频区198

§5—6　闭环频率特性198

二、等N圆图200

§5—7　闭环幅频特性与时域性能的关系201

一、二阶系统幅频特性与时域性能的关系202

二、高阶系统幅频特性与时域性能的关系203

§5—8　频率法在系统校正中的应用204

一、频率法校正的基本概念204

二、串联校正204

三、反馈校正217

小结220

习题225

第六章　采样控制系统230

§6—1　概述230

一、采样系统举例230

二、采样系统的典型结构图231

三、数字控制系统232

§6—2　信号的采样和复现232

一、采样过程232

二、采样定理234

三、信号的复现与零阶保持器236

一、Z变换的定义238

§6—3　Z变换238

二、Z变换的基本定理241

三、Z反变换244

§6—4　采样系统的数学模型245

一、差分方程245

二、脉冲传递函数246

三、环节串联时的脉冲传递函数248

四、有零阶保持器时的脉冲传递函数249

五、闭环系统的脉冲传递函数250

一、采样系统的输出响应253

§6—5　采样系统分析253

二、采样系统稳定性的判别方法257

三、采样系统的稳态误差260

§6—6　采样系统的校正方法261

小结262

习题264

附录267

附录1　模拟计算机与数字计算机在控制系统研究中的应用267

附录2　实验一：系统电子模拟280

附录3　实验二：频率特性的测试283

附录4　部分习题答案285

参考文献296