《普通高等教育電氣信息類規劃教材：自動控制原理》系統地介紹了自動控制理論的基本內容，并注重闡述基本理論、基本概念和綜合分析方法。《普通高等教育電氣信息類規劃教材：自動控制原理》共分9章，主要內容包括：控制系統的數學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻率分析法、控制系統的校正、離散控制系統以及現代控制理論基礎的部分內容與非線性系統分析。本書重點突出，層次分明，理論聯系實際。各章不僅介紹MATLAB相關應用的內容，而且有一定數量的典型例題分析。
前言
第1章 緒論
1.1 引言
1.1.1 自動控制理論的發展
1.1.2 人工控制與自動控制
1.1.3 開環控制與閉環控制
1.1.4 閉環控制系統的基本組成和術語定義
1.2 自動控制系統的分類
1.2.1 線性控制系統和非線性控制系統
1.2.2 恒值控制系統、隨動控制系統和程序控制系統
1.2.3 連續控制系統和離散控制系統
1.3 對自動控制系統的基本性能要求
1.3.1 穩定性
1.3.2 快速性
1.3.3 準確性
1.4 MATLAB?Simulink介紹
1.5 本章小結
思考題與習題
第2章 控制系統的數學模型
2.1 微分方程
2.1.1 系統微分方程的建立
2.1.2 建立微分方程的步驟
2.2 傳遞函數
2.2.1 傳遞函數的定義
2.2.2 傳遞函數的性質
2.3 典型環節的傳遞函數
2.3.1 比例環節
2.3.2 積分環節
2.3.3 慣性環節
2.3.4 微分環節
2.3.5 振蕩環節
2.3.6 延遲環節
2.4 動態結構圖的等效變換
2.4.1 動態結構圖的建立
2.4.2 動態結構圖的等效變換法則
2.4.3 動態結構圖的等效變換舉例
2.5 自動控制系統的傳遞函數
2.5.1 閉環控制系統的開環傳遞函數
2.5.2 閉環傳遞函數
2.6 信號流圖
2.6.1 信號流圖的術語和性質
2.6.2 信號流圖的繪制
2.7 梅遜公式
2.7.1 梅遜公式的定義
2.7.2 應用梅遜公式求系統閉環傳遞函數舉例
2.8 利用MATLAB建立控制系統模型
2.8.1 時間常數形式的傳遞函數模型表示
2.8.2 零極點形式的傳遞函數模型表示
2.8.3 模型的轉換和連接
2.9 案例分析與設計
2.1 0本章小結
思考題與習題
第3章 時域分析法
3.1 典型輸入信號和時域性能指標
3.1.1 典型輸入信號
3.1.2 階躍響應的動態性能指標
3.1.3 穩態性能指標
3.2 一階系統的時域分析
3.2.1 單位階躍響應
3.2.2 單位脈沖響應
3.2.3 單位斜坡響應
3.3 二階系統的時域分析
3.3.1 典型的二階系統
3.3.2 二階系統的單位階躍響應
3.3.3 系統的暫態性能指標
3.4 高階系統的時域分析
3.5 系統的穩定性分析
3.5.1 系統穩定性的充分必要條件
3.5.2 勞斯-赫爾維茨穩定判據
3.5.3 代數穩定判據的應用
3.6 穩態誤差計算
3.6.1 穩態誤差的定義和計算
3.6.2 給定輸入下的穩態誤差
3.6.3 擾動輸入作用下的穩態誤差
3.6.4 減小穩態誤差的方法
3.7 應用MATLAB求控制系統的時域響應
3.8 案例分析與設計
3.9 本章小結思考題與習題
第4章 根軌跡分析法
4.1 根軌跡的基本概念
4.1.1 根軌跡的概念
4.1.2 根軌跡方程及繪制條件
4.2 繪制根軌跡的基本規則
4.2.1 基本規則
4.2.2 繪制根軌跡舉例
4.3 廣義根軌跡
4.3.1 參數根軌跡
4.3.2 零度根軌跡
4.4 應用MATLAB繪制控制系統的根軌跡
4.5 案例分析與設計
4.6 本章小結
思考題與習題
第5章 頻率分析法
5.1 頻率特性的基本概念
5.1.1 頻率響應
5.1.2 頻率特性
5.1.3 頻率特性與傳遞函數的關系
5.1.4 頻率特性的表示方法
5.2 對數坐標圖
5.2.1 對數坐標圖的特點
5.2.2 典型環節的對數坐標圖
5.2.3 開環傳遞函數的對數坐標圖
5.2.4 系統類型與對數幅頻特性曲線之間的關系
5.3 幅相頻率特性圖
5.3.1 典型環節的奈奎斯特圖
5.3.2 開環傳遞函數概略奈奎斯特圖的繪制
5.4 奈奎斯特穩定性判據
5.4.1 幅角原理
5.4.2 開環傳遞函數虛軸上無極點時的奈奎斯特穩定性判據
5.4.3 開環傳遞函數虛軸上存在極點時的奈奎斯特穩定性判據
5.5 系統的相對穩定性
5.5.1 增益裕量
5.5.2 相位裕度
5.6 系統的閉環頻率特性
5.7 系統的頻域性能指標和時域性能指標的關系
5.7.1 開環頻域指標與時域指標的關系
5.7.2 閉環頻域指標與時域指標的關系
5.7.3 開環對數頻率特性曲線與系統時域性能指標之間的關系
5.8 應用MATLAB繪制系統的頻率特性曲線
5.9 案例分析與設計
5.1 0本章小結
思考題與習題
第6章 控制系統的校正
6.1 系統校正的基本概念
6.1.1 性能指標
6.1.2 系統的校正
6.2 常用控制規律
6.2.1 P控制規律
6.2.2 PD控制規律
6.2.3 PI控制規律
6.2.4 PID控制規律
6.3 基于頻率法的串聯校正設計
6.3.1 串聯超前校正
6.3.2 串聯滯后校正
6.3.3 串聯滯后-超前校正
6.4 按期望特性進行串聯校正
6.5 應用MATLAB進行校正設計
6.6 案例分析與設計
6.7 本章小結
思考題與習題
第7章 離散控制系統
7.1 離散控制系統的基本概念
7.2 信號的采樣與復現
7.2.1 香農采樣定理
7.2.2 零階保持器的原理
7.3 離散控制系統的數學模型
7.3.1 差分方程
7.3.2 z變換與z反變換
7.3.3 脈沖傳遞函數的定義
7.3.4 開環系統的脈沖傳遞函數
7.3.5 閉環系統的脈沖傳遞函數
7.4 離散系統的性能分析
7.4.1 離散系統的穩定性條件和代數判據
7.4.2 離散系統的穩態誤差
7.4.3 離散系統的動態性能
7.5 應用MATLAB進行離散系統分析
7.6 案例分析與設計
7.7 本章小結
思考題與習題
第8章 現代控制理論初步
8.1 控制系統的狀態空間描述
8.1.1 狀態變量和狀態空間方程
8.1.2 線性定常連續系統狀態空間表達式的建立
8.1.3 狀態空間表達式的線性變換
8.1.4 傳遞函數與狀態方程之間的轉換
8.1.5 狀態圖
8.2 線性定常系統狀態方程的解
8.2.1 線性系統狀態方程的解
8.2.2 狀態轉移矩陣的計算
8.3 線性定常系統的能控性和能觀性
8.3.1 能控性
8.3.2 能觀性
8.3.3 能控、能觀標準型的線性變換
8.3.4 對偶原理
8.4 線性定常系統的極點配置
8.4.1 狀態反饋
8.4.2 狀態反饋極點配置定理
8.4.3 求狀態反饋矩陣K的待定系數法
8.4.4 求狀態反饋矩陣K的能控標準型法
8.5 狀態觀測器
8.5.1 全維狀態觀測器
8.5.2 配置極點求觀測器增益矩陣的待定系數法
8.5.3 配置極點求觀測器增益矩陣的能觀標準型法
8.5.4 帶狀態觀測器的狀態反饋系統
8.6 李雅普諾夫穩定性分析
8.6.1 李雅普諾夫關于穩定性的定義
8.6.2 李雅普諾夫判斷系統穩定性的方法
8.6.3 線性定常系統的李雅普諾夫穩定性分析
8.7 案例分析與設計
8.8 本章小結
思考題與習題
第9章 非線性系統分析
9.1 控制系統的非線性特性
9.1.1 典型的非線性特性
9.1.2 非線性系統的特性
9.1.3 非線性控制系統的分析研究方法
9.2 相平面法
9.2.1 相軌跡的基本概念
9.2.2 相軌跡的基本性質
9.2.3 相軌跡的繪制
9.2.4 由相平面圖求時間解
9.2.5 奇點和極限環
9.2.6 非線性控制系統的相平面分析
9.3 描述函數法
9.3.1 描述函數的基本概念
9.3.2 典型非線性特性的描述函數
9.3.3 非線性控制系統的描述函數分析
9.4 案例分析與設計
9.5 本章小結
思考題與習題
附錄
附錄A 常見拉普拉斯變換及z變換表
附錄B 控制理論中常用的中英文詞組
參考文獻
9.1.2非線性系統的特性 描述非線性系統運動狀態的數學模型采用的是非線性微分方程。這種非線性的微分方程不滿足系統的疊加原理，這種系統的運動特征也與線性系統不同。非線性系統的主要運動特征有：1.穩定性 在線性系統中，系統的穩定性只與系統的結構和參數有關，與外部作用和初始條件無關。而非線性系統的穩定性除了與系統的結構和參數有關外，還與外部作用及初始條件有關。在非線性系統中，不存在整個系統是否穩定的概念，必須針對系統某一具體的運動狀態，才能討論系統的穩定性問題。非線性系統中可能存在多個平衡狀態，而部分的平衡狀態是穩定的。由于非線性系統中初始條件的不同，可能導致系統的運動趨于不同的平衡狀態，其運動的穩定性就可能表現出不同的特性。2.疊加原理的不適用性 對于線性系統而言，其響應曲線的形狀與輸入信號的大小及初始狀態無關，因此對于多個輸入的情況可以采用疊加原理。然而在非線性系統中，其響應曲線的形狀與系統的輸入、系統的初始條件都有關系。在初始條件不同的情況下，即便是大小相同的輸入信號，也會得到完全不同形式的響應曲線，其振蕩頻率、調節時間均不相同，而且甚至會改變其響應的穩定性和周期性。出現這些情況都是因為非線性系統不滿足疊加原理導致的。3.自激振蕩 自激振蕩是指非線性系統，在沒有外界周期變換信號作用下產生的，具有固定振幅和頻率的穩定周期運動。在線性系統中，只有在臨界穩定的情況下才會產生等幅周期運動。但線性系統的這種周期運動實際上是觀測不到的，因為系統的結構或者參數只要發生微小的變化或者漂移，這種臨界狀態就會被破壞。非線性系統的自激振蕩的振幅和頻率都是由系統自身的特點決定的。自激振蕩具有一定的穩定性，當受到某種干擾且滿足一定范圍限制的情況下，這種振蕩能夠恢復。一般的實際系統中，人們都不希望系統有自激振蕩存在。因為長時間的振蕩會造成機械磨損，并增加能耗帶來誤差。但有時候一些高頻的、小幅度的自激振蕩也會引入到系統中，以克服間隙、摩擦等因素造成的不利影響。4.對正弦輸入信號的響應 在線性控制系統中，當輸入正弦信號時，其輸出為同頻率、不同幅值的正弦信號。而在非線性控制系統中，若輸入是正弦信號，其輸出就不一定是正弦信號了，可能會產生跳躍諧振和多值響應，變成一個畸變的波形。所謂跳躍諧振就是指振幅隨頻率的改變出現突跳的現象，產生這種跳躍諧振的原因就是系統中存在多值特性。5.非線性系統的畸變 線性系統在正弦信號作用下的穩態輸出，擁有與輸入信號同頻率的正弦信號。而非線性系統在正弦信號的作用下，其穩態輸出則不是正弦信號，其中還包含了倍頻和分頻等各種諧波分量，使得輸出波形發生了非線性的畸變。
新書資訊