自動控制原理內(nèi)容簡介

本教材系統(tǒng)地講述了自動控制系統(tǒng)的基本概念、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的時域分析、線性系統(tǒng)根軌跡分析、線性系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)的綜合與校正、非線性系統(tǒng)、線性離散控制系統(tǒng)等。

《自動控制原理》融入基于項目的認知、發(fā)現(xiàn)、探索、創(chuàng)新學(xué)習(xí)的CDIO工程教學(xué)方法，在教材內(nèi)容的組織上強調(diào)工程背景，注重理論聯(lián)系實際，用直觀和感性的物理概念、工程實例以及MATLAB仿真結(jié)果，使學(xué)生充分理解和掌握控制系統(tǒng)的基本規(guī)律和系統(tǒng)綜合方法。

第1章自動控制的一般概念

1.1引言

1.2自動控制的基本原理

1.2.1自動控制問題的引出

1.2.2控制方式

1.3自動控制系統(tǒng)的基本組成

1.4自動控制系統(tǒng)示例

1.4.1函數(shù)記錄儀

1.4.2磁盤驅(qū)動讀取系統(tǒng)

1.4.3導(dǎo)彈發(fā)射架的方位控制

1.4.4機器人

1.5自動控制系統(tǒng)的分類

1.5.1按給定輸入信號特征分類

1.5.2按系統(tǒng)的數(shù)學(xué)特性分類

1.5.3其他類型的分類

1.6對自動控制系統(tǒng)的基本要求

1.7控制分析與MATLAB

1.7.1控制系統(tǒng)工具箱（Control System Toolbox）

1.7.2MATLAB輔助分析與設(shè)計

1.8自動控制理論的發(fā)展概況

1.8.1早期的自動控制

1.8.2經(jīng)典控制理論

1.8.3現(xiàn)代控制理論

1.9小結(jié)

習(xí)題

第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2.1引言

2.2控制系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型

2.2.1線性元件的微分方程建立

2.2.2控制系統(tǒng)微分方程的建立與求解

2.2.3線性系統(tǒng)的基本特性

2.2.4非線性微分方程的線性化

2.3線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

2.3.1傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)

2.3.2典型元部件的傳遞函數(shù)

2.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及其等效變換

2.4.1結(jié)構(gòu)圖的組成與繪制

2.4.2結(jié)構(gòu)圖的等效變換

2.5信號流圖及梅遜公式

2.5.1信號流圖的組成及性質(zhì)

2.5.2信號流圖的繪制

2.5.3梅遜增益公式

2.6閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

2.6.1輸入信號作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)

2.6.2擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)

2.6.3閉環(huán)系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)

2.7控制系統(tǒng)建模的MATLAB方法

2.7.1控制系統(tǒng)模型描述

2.7.2模型轉(zhuǎn)換

2.7.3系統(tǒng)連接

2.8數(shù)學(xué)模型的實驗測定法

2.9小結(jié)

習(xí)題

第3章線性系統(tǒng)的時域分析

3.1反饋控制系統(tǒng)的特性及基本分析

3.1.1開環(huán)和閉環(huán)控制

3.1.2控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)

3.1.3反饋控制系統(tǒng)的干擾信號

3.1.4穩(wěn)態(tài)誤差

3.1.5反饋的代價

3.2控制系統(tǒng)時間響應(yīng)的性能指標

3.2.1典型輸入信號

3.2.2控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)過程

3.2.3控制系統(tǒng)的時域性能指標

3.3一階系統(tǒng)的時域分析

3.3.1一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

3.3.2一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)

3.3.3一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)

3.3.4一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)

3.4二階系統(tǒng)的時域分析

3.4.1二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

3.4.2二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)

3.4.3二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標計算

3.4.4改善二階系統(tǒng)性能的常用方法

3.5高階系統(tǒng)的時域分析

3.5.1高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)

3.5.2高階系統(tǒng)的閉環(huán)主導(dǎo)極點和動態(tài)性能分析

3.6線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性

3.6.1穩(wěn)定的概念

3.6.2線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件

3.6.3線性系統(tǒng)穩(wěn)定的代數(shù)判據(jù)

3.7線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差

3.7.1誤差與穩(wěn)態(tài)誤差

3.7.2給定信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差計算

3.7.3擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差計算

3.7.4提高系統(tǒng)控制精度的措施

3.8基本控制律分析

3.8.1比例（P）控制律

3.8.2比例一微分（PD）控制律

3.8.3積分（I）控制律

3.8.4比例一積分（PI）控制律

3.8.5比例一積分一微分（PID）控制律

3.9線性系統(tǒng)時域分析的MATLAB方法

3.9.1穩(wěn)定性分析

3.9.2動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能分析

3.10小結(jié)

習(xí)題

第4章線性系統(tǒng)的根軌跡法

4.1控制系統(tǒng)的根軌跡

4.1.1根軌跡的基本概念

4.1.2閉環(huán)零極點與開環(huán)零極點的關(guān)系

4.1.3根軌跡方程

4.2根軌跡的繪制法則

4.3其他形式的根軌跡

4.3.1參數(shù)根軌跡

4.3.2零度根軌跡

4.4基于MATLAB的根軌跡圖繪制

4.4.1rlocus

4.4.2rlocfind

4.5根軌跡法分析

4.5.1閉環(huán)零點、極點與時間響應(yīng)

4.5.2系統(tǒng)性能的定性分析

4.6小結(jié)

習(xí)題

第5章線性系統(tǒng)的頻域分析法

5.1頻率特性

5.1.1頻率特性的基本概念

5.1.2頻率特性的圖形表示方法

5.2典型環(huán)節(jié)的伯德圖

5.2.1比例環(huán)節(jié)

5.2.2積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)

5.2.3慣性環(huán)節(jié)和一階微分環(huán)節(jié)

5.2.4振蕩環(huán)節(jié)

5.2.5二階微分環(huán)節(jié)

5.2.6延遲環(huán)節(jié)

5.3開環(huán)系統(tǒng)的伯德圖

5.3.1開環(huán)伯德圖的繪制

5.3.2最小相位系統(tǒng)

5.4典型環(huán)節(jié)的極坐標圖及開環(huán)系統(tǒng)極坐標圖繪制

5.4.1典型環(huán)節(jié)的極坐標圖

5.4.2開環(huán)極坐標圖及近似繪制

5.5頻域穩(wěn)定性判據(jù)

5.5.1輔助函數(shù)F（s）

5.5.2幅角原理

5.5.3奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)

5.5.4伯德圖上的穩(wěn)定性判據(jù)

5.6穩(wěn)定裕度

5.6.1相位裕度

5.6.2幅值裕度

5.7閉環(huán)頻率特性

5.7.1基本關(guān)系

5.7.2矢量表示法

5.7.3閉環(huán)頻率特性

5.8基于MATLAB的頻率特性圖繪制

5.8.1伯德（Bode）圖

5.8.2奈奎斯特曲線

5.9頻率特性分析

5.9.1三頻段的概念

5.9.2開環(huán)頻域指標與時域指標的關(guān)系

5.9.3閉環(huán)頻域指標與時域指標的關(guān)系

5.10小結(jié)

習(xí)題

第6章控制系統(tǒng)的綜合與校正

6.1控制系統(tǒng)校正的基本概念

6.1.1性能指標

6.1.2校正方式

6.1.3校正的設(shè)計方法

6.2常用校正裝置及其特性

6.2.1串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡(luò)

6.2.2串聯(lián)滯后校正網(wǎng)絡(luò)

6.2.3串聯(lián)滯后一超前校正網(wǎng)絡(luò)

6.3串聯(lián)校正的頻域法設(shè)計

6.3.1串聯(lián)超前校正設(shè)計

6.3.2串聯(lián)滯后校正設(shè)計

6.3.3串聯(lián)滯后一超前校正設(shè)計

6.4反饋校正與復(fù)合校正

6.4.1反饋校正的原理與特點

6.4.2復(fù)合校正

6.5PID控制器的參數(shù)整定

6.5.1衰減曲線法

6.5.2穩(wěn)定邊界法（Ultimate Sensitivity Method）

6.6小結(jié)

習(xí)題

第7章非線性系統(tǒng)

7.1控制系統(tǒng)的非線性特性

7.1.1典型的非線性特性

7.1.2非線性系統(tǒng)的若干特征

7.1.3非線性控制系統(tǒng)的分析方法

7.2描述函數(shù)法

7.2.1描述函數(shù)定義

7.2.2典型非線性特性的描述函數(shù)

7.2.3非線性系統(tǒng)描述函數(shù)法分析

7.3相平面法

7.3.1相平面法的基本概念

7.3.2相平面圖的繪制

7.3.3相軌跡的基本特性

7.3.4非線性系統(tǒng)的相平面法分析

7.4非線性系統(tǒng)分析的MATLAB方法

7.4.1微分方程高階數(shù)值解法

7.4.2綜合運用：非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

7.5小結(jié)

習(xí)題

第8章離散控制系統(tǒng)

8.1離散控制系統(tǒng)基本概念

8.1.1采樣控制系統(tǒng)

8.1.2數(shù)字控制系統(tǒng)

8.1.3離散控制系統(tǒng)的特點

8.2信號采樣和復(fù)現(xiàn)

8.2.1信號采樣

8.2.2采樣信號頻譜分析

8.2.3采樣定理

8.2.4信號復(fù)現(xiàn)

8.3Z變換及反變換

8.3.1Z變換定義

8.3.2Z變換的求法

8.3.3Z變換的性質(zhì)

8.3.4Z反變換

8.4離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

8.4.1差分方程

8.4.2脈沖傳遞函數(shù)

8.5離散控制系統(tǒng)性能分析

8.5.1離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性

8.5.2離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差

8.5.3離散系統(tǒng)動態(tài)性能

8.6線性離散系統(tǒng)分析的MATLAB方法

8.6.1連續(xù)系統(tǒng)的離散化

8.6.2離散系統(tǒng)時域分析

8.6.3綜合運用

8.7小結(jié)

習(xí)題

附錄A拉氏變換與反變換

附錄BMATLAB常用命令索引

參考文獻2100433B

• 配套教材

《自動控制原理（第六版）》的配套教材是《自動控制原理習(xí)題解析（第二版）》和《自動控制原理題海與考研指導(dǎo)（第二版）》。

• 配套教材

《自動控制原理基礎(chǔ)教程（第三版）》的配套教材是《自動控制原理題海與考研指導(dǎo)（第二版）》。

自動控制原理（第六版）修訂情況

《自動控制原理（第六版）》是作者在《自動控制原理（第五版）》的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)控制技術(shù)和控制理論發(fā)展形勢的需要進行的修訂。

該書第六版由南京航空航天大學(xué)胡壽松教授主編。吳慶憲、李言俊、陳新海、周鳳歧、林其珺、闕志宏、胡干躍、陶洪峰、沈程智、林代業(yè)、田林、孟憲薔等教授在該書第一版至第五版的修訂中給予了幫助。中國科學(xué)院院士楊嘉墀先生、馮純平、張明廉、王執(zhí)銓、史維、胡裕德、姚瓊薈、何亞群、劉亞、夏良正等教授對該書修訂給予了幫助。

自動控制原理（第六版）出版工作

2015年12月，《自動控制原理（第六版）》由科學(xué)出版社出版。