自動控制原理（簡體書）

本書全面、系統地介紹了經典控制理論的基本內容和自動控制系統的分析、校正與綜合設計方法。全書共分8章，主要包括自動控制的基本概念、控制系統的數學描述、時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法、線性控制系統的綜合與校正、離散時間控制系統、非線性控制系統等。每章最後一節為相應的Matlab仿真實例。各章末給出本章小結和關鍵術語和概念，並配有適當的習題。
本書可作為普通高等院校自動化類、電氣信息類、電子信息類和計算機類等相關專業的教材，也可作為科技人員的參考用書。

韓敏，大連理工大學，教授，韓敏，教授，博士生導師，大連理工大學模糊信息處理與機器智能研究所副所長。研究領域主要包括複雜系統建模與預測、時間序列分析、遙感影像智能信息處理、人工智能、數據挖掘等。先後承擔各類項目30餘項，其中國家自然科學基金5項，國家重點基礎研究“973”發展計劃項目子課題3項，國家高技術研究“863”發展計劃項目2項，十一五國家科技支撐計劃項目1項，企事業單位合作項目20餘項。在《IEEE Transactions on Cybernetics》、《IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems》、《IEEE Transactions on Signal Processing》、《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems》等國內外重要期刊和會議上發表論文400餘篇，其中被SCI或EI檢索380餘篇次，出版專著5本，教材4本，獲國家發明專利6項，軟件著作權14項。2014年-2017年連續四年入選愛思唯爾中國高被引學者。本書主要編著人韓敏教授在自動控制原理教學方面具有十餘年的教學經驗，曾先後獲得2005年《自動控制原理》遼寧省精品課程，2013年寶鋼you秀教師獎，2017年遼寧省教學名師獎等多項獎勵；

1 自動控制的基本概念
1.1 自動控制的發展簡史
1.1.1 經典控制理論階段
1.1.2 現代控制理論階段
1.1.3 大系統控制階段
1.1.4 智能控制階段
1.2 自動控制的基本原理
1.2.1 人工控制與自動控制
1.2.2 自動控制系統的構成
1.2.3 自動控制系統的基本控制方式
1.3 自動控制系統的分類
1.3.1 按輸入信號特徵分類
1.3.2 按系統參數特性分類
1.3.3 按系統數學模型分類
1.3.4 按時間變量特性分類
1.3.5 按變量數目分類
1.3.6 其他分類方法
1.4 對控制系統性能的基本要求
1.4.1 穩定性
1.4.2 快速性
1.4.3 準確性
1.5 Matlab在自動控制系統中的應用
本章小結
關鍵術語和概念
習題
2 控制系統的數學描述
2.1 控制系統的微分方程描述
2.1.1 典型控制系統的數學模型
2.1.2 非線性微分方程的線性化
2.2 拉普拉斯變換及反變換
2.2.1 Laplace變換的定義
2.2.2 Laplace變換的性質及其應用
2.2.3 Laplace反變換
2.2.4 利用Laplace變換求解線性微分方程
2.3 控制系統的傳遞函數描述
2.3.1 傳遞函數的概念和性質
2.3.2 典型環節的傳遞函數
2.4 控制系統的結構圖
2.4.1 結構圖的概念
2.4.2 控制系統結構圖的建立
2.4.3 結構圖的等效變換
2.5 控制系統的信號流圖
2.5.1 信號流圖
2.5.2 梅遜公式
2.6 閉環控制系統的傳遞函數
2.7 控制系統數學模型的Matlab描述
本章小結
關鍵術語和概念
習題
3 時域分析法
3.1 典型輸入信號與時域性能指標
3.1.1 典型輸入信號
3.1.2 系統的時域性能指標
3.2 一階系統的時域分析
3.2.1 一階系統的單位階躍響應
3.2.2 一階系統的單位脈衝響應
3.2.3 一階系統的單位斜坡函數響應
3.3 二階系統的時域分析
3.3.1 二階系統的單位階躍響應
3.3.2 二階系統的脈衝響應0633.
3.3 欠阻尼二階系統在單位階躍輸入作用下的瞬態響應指標
3.3.4 改善二階系統性能的措施
3.4 高階系統的時域分析
3.4.1 高階系統的單位階躍響應
3.4.2 主導極點
3.5 線性系統的穩定性分析
3.5.1 穩定性概念
3.5.2 穩定的充分必要條件
3.5.3 穩定判據
3.6 線性系統的穩態誤差
3.6.1 穩態誤差概念
3.6.2 穩態誤差的計算
3.6.3 減小或消除穩態誤差的措施
3.7 利用Matlab進行時域分析
本章小結
關鍵術語和概念
習題
4 根軌跡分析法
4.1 根軌跡的基本概念
4.1.1 採用解析法繪製根軌跡圖
4.1.2 根軌跡與系統性能
4.1.3 根軌跡方程
4.1.4 利用試探法確定根軌跡上的點
4.2 根軌跡繪製的基本規則
4.2.1 繪製根軌跡的基本規則
4.2.2 繪製根軌跡舉例
4.3 廣義根軌跡繪製
4.3.1 參變量根軌跡的繪製
4.3.2 正反饋系統根軌跡的繪製
4.3.3 非最小相位系統的根軌跡
4.4 基於根軌跡的系統性能分析
4.4.1 開環零、極點對根軌跡的影響
4.4.2 利用根軌跡估算系統參數與性能
4.4.3 閉環零、極點分佈與系統性能的關係
4.5 利用Matlab繪製根軌跡圖
本章小結
關鍵術語和概念
習題
5 頻域分析法
5.1 頻率特性的基本概念
5.2 頻率特性的圖示方法
5.2.1 極坐標圖
5.2.2 對數坐標圖
5.3 奈奎斯特穩定判據
5.3.1 幅角定理
5.3.2 奈奎斯特穩定判據
5.4 控制系統的穩定裕量
5.4.1 相角裕量和幅值裕量
5.4.2 穩定裕量的計算
5.5 控制系統的閉環頻率特性
5.6 頻域響應與系統性能指標間的關係
5.6.1 二階系統
5.6.2 高階系統
5.7 利用Matlab進行控制系統的頻域分析
本章小結
關鍵術語和概念
習題
6 線性控制系統的綜合與校正
6.1 綜合與校正的概念
6.1.1 校正的基本方式
6.1.2 基本控制規律
6.1.3 校正裝置及其特性
6.2 串聯校正
6.2.1 串聯超前校正
6.2.2 串聯滯後校正
6.2.3 滯後-超前校正
6.3 反饋校正
6.3.1 反饋校正的基本原理
6.3.2 反饋校正設計
6.4 複合校正
6.5 利用Matlab進行系統校正
本章小結
關鍵術語和概念
習題
7 離散時間控制系統
7.1 離散系統的基本概念
7.2 採樣過程與採樣定理
7.2.1 採樣過程及其數學描述
7.2.2 採樣定理
7.2.3 信號的恢復
7.3 Z變換理論
7.3.1 Z變換定義和性質
7.3.2 Z變換方法
7.3.3 Z反變換方法
7.4 離散控制系統的數學描述
7.4.1 線性常係數差分方程
7.4.2 脈衝傳遞函數
7.5 離散控制系統的分析與設計
7.5.1 穩定性分析
7.5.2 瞬態響應
7.6 離散控制系統的穩態誤差
7.7 離散系統的數字控制器設計
7.8 離散系統的Matlab仿真
本章小結
關鍵術語和概念
習題
8 非線性控制系統
8.1 非線性系統的特點
8.2 典型非線性環節的數學描述
8.3 描述函數法
8.3.1 描述函數的基本概念
8.3.2 典型非線性特性的描述函數
8.3.3 用描述函數分析非線性系統
8.4 相平面法
8.4.1 相平面圖及繪製方法
8.4.2 奇點與極限環
8.4.3 相平面分析舉例
8.5 非線性系統的Matlab仿真
本章小結
關鍵術語和概念
習題
參考文獻