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| 編輯推薦： |
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多年一线教学经验的总结，适合本专科自动化和相关专业必修课程
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| 內容簡介： |
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本书系统地介绍了经典控制理论的基本内容，着重于基本概念、基本理论和基本方法的论述。全书共分8章：自动控制系统的基本概念、控制系统的建模、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频率响应法、控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统。 本书有两个重要特点。一是体现了科学性与实用性。为了科学地、验证理论内容，在每章都加入了Matlab的具体应用实例。为了便于读者深入理解书中所述的重要概念，每章都列举了一定数量的例题和习题，供练习之用。二是适合语码转换式双语教学。在每节中都为重要的技术术语加注了英文词汇，每节末都加入了重点概念和术语的中英文对照表，便于学生为阅读外文专业文献积累词汇量，进而切实地提高双语教学水平。
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| 關於作者： |
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从事一线教学和科研工作，主讲自动控制原理、电路原理、计算机控制技术等多门课程，并参与了电路原理和自控控制原理的课程建设，《电路》课程被评为辽宁省精品资源共享课。主持和参与了多项省部级教学建设项目。
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| 目錄：
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目 录
第1章 自动控制系统的基本概念1
1.1 自动控制系统的定义1
1.2 自动控制系统的分类4
1.2.1 运动与过程控制系统4
1.2.2 开环与闭环控制系统4
1.2.3 定值、随动与程序控制系统6
1.2.4 线性与非线性控制系统7
1.2.5 连续与离散控制系统8
1.3 自动控制系统的性能评价8
1.4 自动控制理论的发展概况10
小结13
习题13
第2章 控制系统的建模15
2.1 控制系统微分方程的建立16
2.1.1 简单系统微分方程的建立16
2.1.2 复杂系统微分方程的建立18
2.2 非线性数学模型的线性化21
2.3 传递函数24
2.3.1 传递函数的定义24
2.3.2 传递函数的特点25
2.3.3 传递函数与理想单位脉冲响应的关系26
2.3.4 系统典型环节的传递函数28
2.4 系统框图与传递函数33
2.4.1 框图的组成33
2.4.2 系统框图的建立33
2.4.3 框图的等效变换35
2.4.4 控制系统的传递函数40
2.5 信号流图和梅逊公式的应用42
2.5.1 信号流图的概念42
2.5.2 信号流图的术语和性质43
2.5.3 梅逊增益公式及其应用45
2.6 利用Matlab建立数学模型48
小结51
习题51
第3章 控制系统的时域分析法54
3.1 控制系统的时域性能指标54
3.1.1 典型输入信号54
3.1.2 控制系统时域性能指标57
3.2 一阶系统的时域分析59
3.2.1 一阶系统的数学模型59
3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应59
3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应61
3.2.4 一阶系统的单位抛物线响应61
3.2.5 一阶系统的单位脉冲响应62
3.3 二阶系统的时域分析62
3.3.1 二阶系统的数学模型62
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应64
3.3.3 欠阻尼二阶系统的性能分析67
3.3.4 二阶系统的单位脉冲响应71
3.3.5 二阶工程最佳参数72
3.4 高阶系统的时域分析73
3.4.1 高阶系统的单位阶跃响应74
3.4.2 闭环主导极点75
3.5 线性系统的稳定性分析75
3.5.1 稳定性的基本概念76
3.5.2 线性系统稳定的充分必要条件77
3.5.3 线性系统稳定的必要条件78
3.5.4 劳斯稳定判据78
3.5.5 赫尔维兹稳定判据81
3.5.6 劳斯判据的应用82
3.6 控制系统的稳态误差84
3.6.1 稳态误差的定义84
3.6.2 系统类型与输入作用下的稳态误差85
3.6.3 扰动作用下的稳态误差88
3.6.4 提高系统稳态精度的方法90
3.7 Matlab在时域分析法中的应用90
3.7.1 单位脉冲响应和单位阶跃响应90
3.7.2 单位斜坡响应92
3.7.3 任意函数作用下系统的响应93
3.7.4 Simulink中时域响应举例95
小结96
习题96
第4章 控制系统的根轨迹法99
4.1 根轨迹的基本概念99
4.1.1 根轨迹的概念99
4.1.2 根轨迹与系统性能100
4.1.3 根轨迹的幅值条件和相角条件101
4.1.4 根轨迹增益与系统开环增益的关系102
4.2 绘制根轨迹的基本法则103
4.3 广义根轨迹的绘制114
4.3.1 参量根轨迹114
4.3.2 零度根轨迹117
4.4 用根轨迹分析闭环控制系统的性能120
4.4.1 用根轨迹分析系统的稳定性120
4.4.2 用根轨迹分析系统的动态性能121
4.4.3 用根轨迹分析系统的稳态性能122
4.4.4 附加开环零、极点的作用124
4.5 Matlab在根轨迹法中的应用126
小结131
习题131
第5章 控制系统的频率响应法135
5.1 频率特性135
5.1.1 频率特性的基本概念135
5.1.2 由传递函数确定系统的频率响应137
5.2 对数坐标图139
5.2.1 典型因子的伯德图140
5.2.2 绘制开环系统伯德图的一般步骤148
5.2.3 最小相位系统与非最小相位系统149
5.2.4 系统的类型与对数幅频特性曲线低频渐近线的对应关系150
5.3 极坐标图153
5.3.1 典型因子的乃氏图153
5.3.2 极坐标图的一般形状157
5.4 乃奎斯特稳定判据160
5.4.1 幅角原理160
5.4.2 乃奎斯特稳定判据162
5.4.3 乃氏判据应用于滞后系统168
5.5 相对稳定性分析170
5.5.1 增益裕量171
5.5.2 相位裕量171
5.5.3 相对稳定性与对数幅频特性中频段斜率的关系173
5.6 频域性能指标与时域性能指标间的关系175
5.6.1 闭环频率特性及其特征量175
5.6.2 二阶系统时域响应与频域响应的关系177
5.7 传递函数的实验确定181
5.8 Matlab在频率响应法中的应用182
5.8.1 用Matlab绘制伯德图183
5.8.2 用Matlab绘制乃奎斯特图186
小结190
习题191
第6章 控制系统的校正195
6.1 系统的设计与校正问题195
6.1.1 被控对象195
6.1.2 性能指标195
6.1.3 系统带宽的确定197
6.1.4 系统校正方式198
6.2 线性系统的基本控制规律199
6.2.1 比例控制规律200
6.2.2 比例—微分控制规律200
6.2.3 积分控制规律200
6.2.4 比例—积分控制规律201
6.2.5 比例—积分—微分控制规律201
6.3 串联校正202
6.3.1 超前校正203
6.3.2 滞后校正208
6.3.3 滞后—超前校正214
6.4 反馈校正220
6.4.1 利用反馈校正改变局部结构和参数221
6.4.2 利用反馈校正取代局部结构222
6.5 复合校正223
6.5.1 前馈校正与反馈控制组成的复合控制223
6.5.2 扰动补偿校正与反馈控制组成的复合控制225
6.6 Matlab在串联校正中的应用226
小结233
习题234
第7章 非线性控制系统236
7.1 非线性控制系统概述236
7.1.1 研究非线性控制理论的意义236
7.1.2 非线性系统的特征238
7.1.3 非线性系统的分析与设计方法240
7.2 常见非线性及其对系统运动的影响241
7.2.1 非线性特性的等效增益241
7.2.2 常见非线性因素对系统运动的影响243
7.3 非线性元件的描述函数245
7.3.1 描述函数的基本概念246
7.3.2 非线性元件描述函数的举例247
7.3.3 用描述函数法分析非线性控制系统252
7.4 非线性系统的相平面分析255
7.4.1 相平面的基本概念255
7.4.2 线性二阶系统的相轨迹256
7.4.3 绘制相平面图的等倾斜线法258
7.4.4 非线性系统的相平面分析260
7.5 Matlab在相平面分析中的应用265
小结269
习题270
第8章 离散控制系统272
8.1 离散控制系统的概念272
8.2 信号的采样与复现275
8.2.1 采样过程275
8.2.2 采样定理276
8.2.3 零阶保持器278
8.3 Z变换与Z反变换280
8.3.1 Z变换280
8.3.2 Z变换的基本性质283
8.3.3 Z反变换286
8.4 脉冲传递函数288
8.4.1 串联环节的脉冲传递函数289
8.4.2 闭环系统的脉冲传递函数291
8.5 差分方程295
8.5.1 差分的定义295
8.5.2 差分方程概述295
8.5.3 用Z变换法求解差分方程296
8.5.4 用迭代法求解差分方程297
8.6 离散控制系统的性能分析299
8.6.1 离散控制系统的稳定性分析299
8.6.2 闭环极点与瞬态响应的关系302
8.6.3 离散系统的稳态误差305
8.7 Matlab在离散控制系统中的应用307
8.7.1 利用Simulink分析和设计离散控制系统307
8.7.2 利用Matlab函数分析和设计离散控制系统312
8.7.3 利用SISO分析工具分析和设计离散控制系统312
小结314
习题314
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| 內容試閱：
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前 言
要实现中华民族伟大复兴的中国梦，离不开工业全面现代化的支撑，而工业现代化的基础就是自动化，从而自动控制理论就成为高等院校许多学科共同的专业基础，且越来越占有重要的位置。
自动控制理论是专门研究有关自动化系统基本概念、基本原理和基本方法的一门课程。本书系统而全面地介绍了经典控制理论的基本内容。主要内容包括自动控制基础知识、控制系统的建模、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频率响应法、控制系统的校正、非线性控制系统和离散控制系统。这些内容都是被国内外高校公认的关于自动控制理论的基本内容。
本书的一个重要特点是体现了科学性与实用性。为了科学地验证理论内容，在每章都加入了Matlab的具体应用实例。为了便于读者深入理解书中所述的重要概念，每章都列举了一定数量的例题和习题，供练习之用。
本书的另一个重要特点是适合语码转换式双语教学。在每节中都为重要的技术术语加注了英文词汇，每节末都加入了重点概念和术语的中英文对照表，便于教师在课堂上对学生进行专业词汇的渗透，使学生在学习本课程的同时逐步增加专业词汇量，方便学生更好地阅读外文专业文献，进而切实提高双语教学水平。
本书由张涛、王娟和杜海英担任主编，唐建波、马彪和宋鹏担任副主编。全书共分为8章，其中第1、5章由张涛执笔，第2、6章由王娟执笔，第3、4章由杜海英执笔，第7章由唐建波执笔，第8章由马彪执笔，每章的Matlab应用部分由宋鹏执笔。本书由徐国凯教授担任主审。研究生徐凯、马雪寒和龙雨飞承担了部分绘图和文字处理工作，在此表示感谢。
书中参考和借鉴了同类教科书的精华，为此对原书作者深表谢意。
本书可作为自动化专业本科生的教科书，也可作为电子信息类或其他与控制有关的专业的本科生、研究生及工程技术人员的参考书。
由于编者水平有限，书中一定会有一些不妥之处，恳请广大读者和同行专家批评、指正。
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