自动化专业本科系列教材·自动控制原理

第1章 自动控制系统的基本概念

1.1 自动控制系统及其作用

1.2 开环控制系统和闭环控制系统

1.3 控制系统的构成

1.4 自动控制系统的分类和应用

1.5 自动控制理论发展简史

1.6 自动控制系统的分析和设计与本书的主要内容

小结

习题

第2章 物理系统的数学模型

2.1 引言

2.2 系统的微分方程模型

2.3 非线性系统微分方程模型的线性化

2.4 传递函数

2.5 系统的结构图及其等效变换

2.6 自动控制系统的传递函数

2.7 信号流图

小结

习题

第3章 系统的时间响应

3.1 引言

3.2 系统的极点零点和自然响应

3.3 标准二阶系统的时间响应 以极点表示的性能指标

3.4 增加零点和极点的影响

小结

习题

第4章 系统的反馈控制及其特性

4.1 引言

4.2 反馈的作用

4.3 反馈控制系统的指标

4.4 系统稳定性的概念 渐近稳定性和BIBO稳定性

4.5 劳斯稳定判据

4.6 稳态误差和系统的类型

4.7 反馈控制作用的类型

4.8 灵敏度函数和控制性能

小结

习题

第5章 根轨迹设计方法

5.1 引言

5.2 根轨迹的基本概念

5.3 根轨迹的作图

5.4 根轨迹作图方法的扩展

5.5 由根轨迹选择增益

5.6 串联超前和滞后校正

5.7 反馈校正

小结

习题

第6章 频率响应设计方法

6.1 频率响应的基本概念和表示方法

6.2 典型环节的频率特性

6.3 系统开环频率特性的绘制

6.4 用频率法分析控制系统的稳定性

6.5 系统瞬态特性和开环频率特性的关系

6.6 闭环系统频率特性

6.7 系统瞬态特性和闭环频率特性的关系

6.8 串联校正

6.9 反馈校正

6.10 前馈校正

小结

习题

第7章 数字控制系统

7.1 引言

7.2 数字控制系统的构成

7.3 数字计算机的数学模型

7.4 脉冲传递函数

7.5 采样数据系统的结构图分析

7.6 自然响应和稳定性

7.7 终值定理和系统的稳态误差

7.8 数字控制器的连续设计法

7.9 数字控制器的离散设计法

7.10 数字控制器的直接设计法

小结

习题

第8章 非线性控制系统

8.1 非线性特性与非线性系统

8.2 相平面法的基本概念和奇点

8.3 相轨迹图的绘制

8.4 非线性系统的稳定性

8.5 非线性系统的相平面分析

8.6 描述函数法的基本概念

8.7 描述函数的推导

8.8 非线性系统的描述函数分析

8.9 Popov稳定判据

小结

习题

附录

附录A 控制系统设计步骤和实例研究

A.1 控制系统设计步骤

A.2 控制系统设计实例研究

附录B 拉普拉斯变换的性质和拉普拉斯变换表

附录C z变换的性质和z变换表

附录D MATLAB指令

参考文献

本书是自动化专业本科系列教材之一。根据系列教材内容的分工，本书讲述自动控制理论中的经典控制理论部分，作为80学时的《自动控制原理》课程的教材，并和《现代控制理论》教材一起，向学生讲授自动控制系统分析和设计的基本理论和方法。

在编写中，特别考虑了以下几点：

1．处理和《信号与系统》的关系，注意和《信号与系统》内容的衔接，避免不必要的重复。这样有利于突出自动控制系统作为一种特定的反馈系统自身的特点和相应的分析设计方法。

2．处理分析和设计的关系。工科学生学习自动控制理论的目的主要在于应用。对于工科学生应当强调设计与综合能力的培养。特别是在学生已经有了《信号与系统》关于系统基本分析方法基础的情况下，更应如此。所以本教材以设计为主线来讲述自动控制的基本理论。当然，分析是设计的基础。自动控制系统的基本分析方法是学生首先应当掌握的。而在自动控制系统的分析中，响应特性的分析比响应的求解更重要。为此，本书以极点零点为线索讲述系统的基本分析方法。

3．处理和计算机辅助设计软件的关系。近年来，控制界正越来越普遍地使用M．ATLAB等计算机软件来解决控制系统分析和设计的各种问题。一方面，MATLAB的这种应用必须以自动控制理论为基础。另一方面，它的应用也使自动控制理论中的一些难于应用的方法变得容易应用了；同时，又使在手工计算和图解时的一些非常重要的方法和规则变得不那么重要了。考虑到自动控制理论和MATLAB之间的这种“互动”关系，尽管作为一本自动控制理论课程的教材，其任务不是教会学生使用MATLAB，本书仍然指出了MATLAB的一些可能的应用。同时，也尽可能反映MATLJAB等计算机软件对于控制系统分析设计方法的影响。2100433B

《自动化专业本科系列教材·自动控制原理》是由重庆大学出版社出版的。

《自动化专业系列教材：自动控制原理》

• 版次：2

• 商品编码：10219860

• 品牌：墨点

• 包装：平装

• 开本：16开

• 用纸：胶版纸

• 页数：438

• 正文语种：中文

内容简介

本书的内容包括经典控制理论的线性定常系统理论（时域分析法、根轨迹法、频率响应法等），非线性系统理论和线性离散（时间）控制系统理论等。

本书在保持课程内容的系统性和连贯性的基础上，重点突出，篇幅精简。各章均有较丰富的例题和习题，便于读者自学。

本书可作为高等学校工科自动化专业及相近专业的教材，也可供有关专业师生及从事自动化方面工作的工程技术人员参考。

目录

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 自动控制的基本概念

第三节 自动控制系统的组成

第四节 自动控制系统的分类

第五节 自动控制系统的应用实例

第六节 对自动控制系统的基本要求及本课程的研究内容

本章小结

习题

第二章 自动控制系统的数学模型

第一节 控制系统微分方程的编写

第二节 传递函数

第三节 控制系统的结构图及其等效变换

第四节 自动控制系统的传递函数

第五节 信号流图

第六节 脉冲响应函数

本章小结

习题

第三章 自动控制系统的时域分析

第一节 稳定性和代数稳定判据

第二节 典型输入信号和阶跃响应性能指标

第三节 一阶系统的动态性能指标

第四节 二阶系统的动态性能指标

第五节 高阶系统的动态性能

第六节 稳态误差分析

第七节 基本控制规律的分析

第八节 利用MATLAB进行时域分析

本章小结

习题

第四章 根轨迹分析法

第一节 根轨迹的基本概念

第二节 绘制根轨迹的基本法则

第三节 控制系统根轨迹的绘制

第四节 求取闭环系统零、极点的方法

第五节 增加开环零、极点对根轨迹的影响

第六节 控制系统的根轨迹法分析举例

第七节 利用MATLAB绘制根轨迹图

本章小结

习题

第五章 频率特性分析法

第一节 频率特性的基本概念

第二节 频率特性的几种图示方法

第三节 典型环节的频率特性

第四节 系统的开环频率特性

第五节 奈奎斯特稳定判据

第六节 稳定裕度

第七节 利用开环频率特性分析系统的性能

第八节 利用闭环频率特性分析系统的性能

第九节 利用MATLAB绘制频率特性曲线图

本章小结

习题

第六章 自动控制系统的校正

第一节 控制系统校正的基本概念

第二节 常用校正装置及其特性

第三节 自动控制系统的频率法校正

第四节 串联校正装置的根轨迹法设计

第五节 串联校正装置的期望对数频率特性设计法

第六节 并联校正装置的设计

本章小结

习题

第七章 非线性控制系统的分析方法

第一节 非线性控制系统概述

第二节 相平面分析法

本章小结

习题

第八章 线性离散(时间)控制系统分析

第一节 线性离散(时间)控制系统的基本概念

第二节 采样过程和采样定理

第三节 Z变换

第四节 离散(时间)控制系统的数学模型

第五节 离散(时间)控制系统稳定性分析

第六节 离散(时间)控制系统的稳态误差分析

第七节 离散(时间)控制系统的动态性能分析

第八节 离散(时间)控制系统的校正

本章小结

习题

附录

附录Ⅰ 常用函数拉氏变换表

附录Ⅱ 拉氏变换的一些定理

附录Ⅲ Z变换表

参考文献 2100433B

《电气工程及其自动化专业本科系列教材：配电网自动化系统》以配电网自动化技术及应用、配电网的自动化管理功能的重要性及相关技术实施。作为主要内容共分7章，主要阐述了配电网的数据采集与通信系统；变电站综合自动化系统；馈电线自动化；电力电子技术在配电网中的应用；配电管理系统及需方用电管理系统。　《电气工程及其自动化专业本科系列教材：配电网自动化系统》可作为电力系统及其自动化专业以及电气工程类本科各专业的教材，也可作为研究生辅助教材及工程技术人员的参考用书。

《高等院校精品课程系列教材:自动控制原理(上册)》由机械工业出版社出版。