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| 編輯推薦： |
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本书特点：1、内容编排模块化，满足多种需求；2、贯穿工程教育思想，学以致用；3、适应MOOC课程需要，构建自主学习环境。
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| 內容簡介： |
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本书系统地阐述了自动控制理论的基本概念、原理和分析方法，以及控制系统的时域与频域综合校正。全书共分9章，包括3个模块。第1～5章为第1模块，主要阐述自动控制系统概述，系统建模，基于系统时间响应的稳定性、动态特性和稳态特性分析，根轨迹分析法及时域综合。第6～7章为第2模块，包括频域分析法和系统综合校正，主要讨论频率特性、系统校正概述及基于频域的系统校正设计。第8～9章为第3模块，阐述非线性系统的相平面和描述函数分析及线性离散时间系统的建模和分析。附录A和附录B分别为拉氏变换概述和各章的精选习题详解。本书理论联系实际，可作为高等院校自动化、测控技术与仪器及相关专业的教材，也可供有关科技人员参考。本书电子课件可通过http：www.tupwk.com.cn网站免费下载。
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| 目錄：
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第1章自动控制系统概述1
11自动控制的基本原理2111自动控制问题的引出2112控制方式5
12自动控制系统的基本组成10
13自动控制系统实例11131函数记录仪11132磁盘驱动读取系统12133导弹发射架方位控制13134机器人13
14自动控制系统的分类14141按给定输入信号特征
分类14142按系统模型的数学特性
分类15143其他类型的分类16
15自动控制系统的基本要求16151稳定性16152快速性17153准确性17
16控制工程设计概论18161工程设计18162控制系统设计18163系统分析与设计工具
MATLAB19
17自动控制理论的发展概况20171早期的自动控制21172经典控制理论21173现代控制理论22
18小结22
19习题23
第2章控制系统的数学模型27
21控制系统的时域数学模型27211线性元件的微分方程28212控制系统微分方程的
建立33213线性系统的基本特性35214非线性系统的小偏差
线性化35
22线性系统的传递函数37221传递函数的定义和性质37222典型元部件的传递函数42
23结构图及其等效变换48231结构图的组成与绘制48232结构图的等效变换51
24信号流图及梅逊公式58241信号流图的组成及性质58242信号流图的绘制59243梅逊增益公式61
25闭环系统传递函数64
26控制系统建模的MATLAB
方法65
27数学模型的实验测定法67
28小结68
29习题69
第3章时域分析法73
31控制系统时间响应的性能
指标73311典型输入信号73312时间响应过程75313时域性能指标75
32一阶系统时域分析77321数学模型78322单位阶跃响应78323单位脉冲响应79324单位斜坡响应80
33二阶系统时域分析82331数学模型82332单位阶跃响应83333动态性能指标计算87334改善二阶系统性能的常用
方法95
34高阶系统时域分析101341高阶系统的阶跃响应101342闭环主导极点和动态性能
分析105
35稳定性分析107351稳定的概念和定义107352稳定的充要条件108353稳定的代数判据109
36稳态误差分析115361误差与稳态误差116362给定信号作用下的稳态误差
计算117363扰动作用下的稳态误差
计算121364提高控制精度的措施123
37小结126
38习题127
第4章根轨迹分析法133
41根轨迹的基本概念133411根轨迹图133412闭环零极点与开环零极点的
关系135413根轨迹方程137
42根轨迹的绘制法则138
43其他形式的根轨迹151431参数根轨迹151432零度根轨迹153
44基于MATLAB的根轨迹图
绘制156
45根轨迹分析158451闭环零极点与时间
响应158452系统性能的定性分析159
46小结165
47习题166
第5章基本控制律与机器人关节角
控制分析170
51基本控制律分析171511比例Ｐ控制171512比例微分PD控制171513比例积分PI控制172514比例积分微分PID
控制173
52线性系统时域仿真的MATLAB
方法176521基于脚本文件的仿真176522基于模型文件的仿真178
53PID控制器的参数整定182531衰减曲线法182532稳定边界法183533其他方法183
54机器人关节角控制系统设计
与分析184541某ARMⅡ电动肩关节角
控制系统185542PID控制律设计186543斜坡型输入指令响应189
55小结190
56习题191
第6章频域分析法193
61频率特性193611频率特性的基本概念193612频率特性的图形表示196
62典型环节的频率特性199621比例环节199622积分环节和微分环节199623惯性环节和一阶微分
环节201624振荡环节与二阶微分
环节203625延迟环节206
目录63开环系统频率特性图
绘制207631开环伯德图的绘制207632开环极坐标图的近似
绘制211633最小相位系统214
64频域稳定性判据217641幅角原理217642奈奎斯特稳定性判据219
65稳定裕度225651相位裕度225652幅值裕度226
66闭环频率特性228
67基于MATLAB的频率特性
图绘制229
68频率特性分析232681三频段的概念232682开环频域指标与时域指标的
关系233683闭环频域指标与时域指标的
关系235
69小结237
610习题238
第7章控制系统的综合与校正242
71系统校正的基本概念242711性能指标243712校正方式243713校正设计方法245
72常用串联校正装置及其
特性246721超前校正网络246722滞后校正网络249723滞后超前校正
网络252
73串联校正的频域法设计254731串联超前校正设计254732串联滞后校正设计260733串联滞后超前设计265734期望开环对数幅频特性
设计法268
74反馈校正与复合校正269741反馈校正的原理与
特点269742复合校正272
75小结275
76习题275
第8章非线性系统279
81控制系统的非线性特性279811典型的非线性特性279812非线性系统的若干
特征281813非线性控制系统的分析与
设计方法283
82描述函数法283821描述函数定义283822典型非线性特性的描述
函数285823非线性系统描述函数法
分析288
83相平面法291831相平面法的基本概念291832相平面图的绘制292833相轨迹的基本特性294
834非线性系统的相平面法
分析296
84非线性系统分析的MATLAB
方法299
85小结301
86习题302
第9章离散控制系统304
91离散控制系统基本
概念304911采样控制系统304912数字控制系统305913离散控制系统的特点306
92信号采样和复现306921信号采样306922采样信号频谱分析307923香农采样定理308924信号复现308
93z变换及反变换310931z变换定义310932z变换的求法311933z变换的性质312934z反变换313
94离散系统的数学模型315941差分方程315942脉冲传递函数316
95离散控制系统性能分析323951离散控制系统的
稳定性323952离散控制系统的稳态
误差327953离散系统动态性能330
96线性离散系统分析的MATLAB
方法332
97小结335
98习题335
附录A拉氏变换概述337
A1拉普拉斯变换的定义337
A2几种典型函数的拉氏
变换337A21单位阶跃函数1t的
拉氏变换337A22指数函数ft=e－at的
拉氏变换338A23正弦函数与余弦函数的拉氏
变换338A24单位脉冲函数t的拉氏
变换339A25单位斜坡函数的拉氏
变换339A26单位加速度函数的拉氏
变换340
A3拉氏变换的主要定理340A31叠加定理341A32微分定理341A33积分定理341A34复数位移定理342A35终值定理342
A4拉普拉斯反变换344
A5应用拉氏变换解线性微分
方程347
附录B精选习题详解349
B1第1章习题349
B2第2章习题350
B3第3章习题352
B4第4章习题355
B5第6章习题357
B6第7章习题361
B7第8章习题362
B8第9章习题365
参考文献368
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自动控制原理前言前言近年来，由于市场对自动化及智能装备的需求旺盛，关注和学习自动控制原理或控制工程基础的读者也不断增加。作者在长期的教学实践和教学改革的基础上，立足于认知、发现、探寻、创新的学习方法，汲取国内外有关本领域的教学和科研成果，并考虑MOOC课程特点，统一规划，精心组织编写了本书。本书系统地阐述了自动控制理论的基本概念、原理和分析方法及控制系统的时域与频域综合校正。全书共分9章，包括3个模块。第1～5章为第1模块，是控制理论的基本内容，主要讨论自动控制系统概述、系统建模、时域分析法、根轨迹分析法及时域综合。第6～7章为第2模块，包括频域分析方法与系统综合校正，主要讨论频率特性、系统校正概述及基于频域的系统校正设计。第8～9章为第3模块，包括非线性系统的相平面和描述函数分析及线性离散时间系统的建模和分析。本科自动化专业建议采用所有内容，可安排54～72学时；非自动化专业建议采用除第4章外的第1模块和（或）第2模块的部分内容，可安排36学时。本书在内容的组织上强调工程背景，注重理论联系实际，用直观和感性的物理概念、工程实例以及MATLAB仿真结果，使读者充分理解和掌握控制系统的基本规律和系统综合设计方法，其特点体现在以下几个方面。1.内容编排模块化，满足多种需求本书将整个自动控制理论的基本知识分为3个模块：时域分析与综合、频域分析与综合校正、非线性与离散系统分析。各模块内容相对独立，逐步递进，可满足不同专业的需求。例如自动化专业可选择全部内容，其他非自动化专业可选择除第4章外的第1模块和（或）第2模块的部分内容。由于在第1模块增加了1个章节专门讨论了PID控制律的解析分析、MATLAB时域仿真、PID参数整定及实际实例PID设计的一般步骤，使第1模块时域分析与综合内容完整，不仅给少学时的控制类课程学习带来了方便，同时还可提高自动化专业学生的综合应用能力。2.贯穿工程教育思想，学以致用本书借鉴工程教育思想，使学生在认知、发现、探寻的实践过程中学习新知识。在书中的多个章节，例如高阶系统主导极点、稳定性、频率特性等均以观察仿真结果为起点，引导读者认知、发现问题（规律），再配合解析推导，得到现象的本质。在编写过程中，以应用为导向，注重理论联系实际。例如在系统综合中，不仅在时域对PID进行解析分析，以运动控制中的点到点控制方式讨论PID控制特点，同时在频域系统综合中将PID与串联校正的超前、滞后及滞后超前设计进行比较，使读者从不同方面理解这两种类型控制器的实质，同时更易理解实际工程中的带滤波器的PID控制。以某型实际机器人肩关节角控制为例，讨论PID控制器的设计步骤和具体过程，并应用高阶系统简化、多参数的根轨迹分析、PID调参的策略等来解决实际问题。另外在实例中还涉及实际系统的输入指令设计及饱和限制等，使读者可综合应用所学知识和方法解决所遇到的问题。3.适应MOOC课程需要，构建自主学习环境为了更好地适应自主学习，本书各章末尾设有小结，概括该章的知识体系、重点和难点。同时设计了丰富的习题，包括问答题、基本习题和综合仿真分析题，并在某些基本题后给出了参考答案，附录B给出了各章典型习题的习题详解，方便读者自行检查学习效果，为读者解惑答疑。本书不仅专门设置章节讲解MATLAB的应用方法，而且给出了书中所用MATLAB仿真的程序文本。本书第1章、第2章、第3章、第5章和附录B由郭小勤编写，第4章和第6章由潘剑飞编写，第7章和附录A由曹广忠编写，第8章和第9章由吴超编写。全书由郭小勤统一修改定稿，书中的插图由王鑫绘制。本书受到广东省精品教材项目资助，同时也是全国地方高校UOOC（优课）联盟《控制工程基础》课程的指定教材。限于作者水平，书中难免有不足之处，恳请广大读者批评指正。编者2017年5月
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