自動控制理論 (高等學校“十一五”精品規劃教材)（簡體書）

本書系統地介紹了自動控制理論的基本內容，著重于基本概念、基本理論和基本分析方法。全書共分九章，其內容包括自動控制概論、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析、根軌跡法、頻率特性法、控制系統的綜合與校正、非線性控制系統、線性離散系統、MATLAB語言與自動控制系統設計。
本書可以作為普通高等院校“自動控制理論”的主要教材和教學參考書，適用于自動化、電氣工程及其自動化、機械工程、計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程等專業，還可供從事控制工程的科技人員自學與參考。

前言
第一章 自動控制概論
1.1 自動控制系統
1.2 開環控制和閉環控制
1.2.1 開環控制
1.2.2 閉環控制
1.3 控制系統的分類
1.3.1 按描述系統運動方程分類
1.3.2 按系統中信號的性質分類
1.3.3 按參考輸入分類
1.4 控制系統的組成及對控制系統性能的要求
1.4.1 控制系統的組成
1.4.2 對控制系統的性能要求
1.5 控制理論發展簡史
1.6 本課程的特點與學習方法
小結
習題
第二章 系統的數學模型
2.1 控制系統微分方程的建立
2.1.1 建立數學模型的基本步驟
2.1.2 非線性微分方程的線性化
2.2 拉普拉斯變換
2.2.1 拉氏變換的定義
2.2.2 典型函數的拉氏變換
2.2.3 拉氏變換的基本定理
2.2.4 應用拉氏變換解線性微分方程
2.3 傳遞函數
2.3.1 傳遞函數的定義
2.3.2 典型環節的傳遞函數
2.3.3 電氣網絡的運算阻抗與傳遞函數
2.4 控制系統的方框圖和傳遞函數
2.4.1 框圖的概念
2.4.2 框圖的變換規則
2.4.3 反饋系統的傳遞函數
2.4.4 框圖的化簡
2.5 信號流圖與梅遜公式
2.5.1 信號流圖
2.5.2 梅遜公式
2.6 相似原理
小結
習題
第三章 自動控制系統的時域分析
3.1 典型信號的控制過程
3.1.1 典型輸入信號
3.1.2 典型時間響應
3.2 一階系統的時域分析
3.2.1 一階系統的數學模型
3.2.2 一階系統的單位階躍響應
3.2.3 一階系統的單位脈沖響應
3.2.4 一階系統的單位斜坡響應

3.2.5 三種響應之間的關系
3.3 二階系統的時域分析
3.3.1 二階系統的數學模型
3.3.2 單位階躍函數作用下二階系統的響應（簡稱階躍響應）
3.3.3 二階系統的性能指標
3.3.4 二階系統計算舉例
3.3.5 二階系統的脈沖響應函數（過渡函數）
3.3.6 單位斜坡函數作用下二階系統的響應
3.3.7 初始條件不為零時二階系統的響應
3.4 高階系統的時域分析
3.4.1 三階系統的單位階躍響應
3.4.2 高階系統的單位階躍響應
3.4.3 閉環主導極點
3.5 控制系統的穩定性
3.5.1 穩定的概念
3.5.2 線性系統穩定的充要條件
3.5.3 勞思穩定判據
3.5.4 古爾維茨穩定判據
3.6 控制系統的穩態誤差
3.6.1 穩態誤差的基本概念
3.6.2 利用終值定理求穩態誤差
3.6.3 系統的型別與參考輸入的穩態誤差
3.6.4 擾動信號作用下的穩態誤差
3.6.5 動態誤差系數法
3.7 改善穩態誤差精度的方法
3.7.1 按輸入補償的復合控制
3.7.2 按擾動補償的復合控制
小結
習題
第四章 根軌跡法
4.1 控制系統的根軌跡
4.2 繪制根軌跡的基本規則
4.3 根軌跡對系統穩定性分析
4.4 特殊根軌跡
4.4.1 參數根軌跡（廣義根軌跡）
4.4.2 零度根軌跡
4.5 系統閉環零極點分布與階躍響應的關系
4.5.1 用閉環零極點表示的階躍響應解析式
4.5.2 閉環主導極點位置與系統動態性能指標的關系
4.5.3 利用主導極點估算系統的性能指標
4.6 開環零、極點的變化與偶極子對根軌跡的影響
4.6.1 開環零點的變化對根軌跡的影響
4.6.2 開環極點的變化對根軌跡的影響
4.6.3 偶極子對根軌跡的影響
小結
習題
第五章 頻率特性法
5.1 頻率特性的基本概念
5.2 頻率特性的數學表示及幾種圖示方法
5.2.1 實頻、虛頻特性
5.2.2 幅頻特性、相頻特性
5.2.3 幅相頻率特性
5.2.4 對數頻率特性
5.2.5 Nichols圖
5.3 幅相頻率特性圖（極坐標圖）的繪制
5.3.1 典型環節
5.3.2 最小相位環節幅相頻率特性圖的繪制
5.3.3 開環幅相頻率特性圖的繪制
5.4 對數頻率特性圖繪制
5.4.1 典型環節的對數頻率特性圖
5.4.2 開環對數頻率特性的繪制
5.4.3 系統的類型與對數幅頻特性曲線低頻漸近線斜率的對應關系
5.5 最小相位系統
5.6 傳遞函數的頻域實驗確定
5.7 乃奎斯特穩定判據
5.7.1 幅角定理
5.7.2 乃奎斯特穩定性判據
5.7.3 開環系統含有積分環節時判據的應用
5.7.4 乃奎斯特穩定判據在伯德圖中的表示形式
5.8 控制系統的相對穩定性
5.8.1 相角裕度
5.8.2 幅值裕度
5.9 頻率特性與控制系統性能的關系
5.9.1 閉環頻率特性與控制系統性能的關系
5.9.2 二階系統性能指標間的關系
5.9.3 高階系統性能指標之間的關系
5.9.4 開環對數幅頻特性與性能指標間的關系
小結
習題
第六章 控制系統的綜合與校正
6.1 概述
6.1.1 綜合、校正的一般概念
6.1.2 校正方式
6.1.3 校正方法
6.2 基本控制規律分析
6.2.1 比例（P）控制規律
6.2.2 積分（I）控制規律
6.2.3 比例一微分（PD）控制規律
6.2.4 比例一積分（PI）控制規律
6.2.5 比例 積分一微分（PID）控制規律
6.3 串聯校正
6.3.1 串聯超前校正（PD）
6.3.2 串聯滯后校正（PI）
6.3.3 串聯滯后一超前校正（PID）
6.3.4 串聯校正方式比較
6.4 串聯校正綜合法
6.4.1 期望頻率特性法
6.4.2 按最佳典型系統校正方法
6.5 反饋校正
6.5.1 反饋校正功能
6.5.2 用頻率法分析反饋校正系統
小結
習題
第七章 非線性控制系統分析
7.1 非線性系統概述
7.1.1 典型的非線性特性
7.1.2 非線性系統的特點
7.1.3 非線性系統的研究方法
7.2 描述函數法
7.2.1 描述函數法的基本概念
7.2.2 典型非線性特性的描述函數
7.2.3 組合非線性特性的描述函數
7.2.4 非線性系統的描述函數分析
7.3 相平面分析法
7.3.1 相平面和相軌跡
7.3.2 相軌跡繪制
7.3.3 相平面的特性
7.3.4 相平面分析
小結
習題
第八章 采樣系統
8.1 概述
8.2 采樣過程和采樣定理
8.2.1 采樣過程
8.2.2 采樣定理
8.2.3 采樣周期的選取
8.3 信號的復現
8.4 差分方程
8.4.1 差分方程的定義
8.4.2 差分方程的解法
8.5 Z變換
8.5.1 Z變換的定義
8.5.2 Z變換的方法
8.5.3 Z變換的性質
8.5.4 Z反變換
8.5.5 用Z變換法求解差分方程
8.6 脈沖傳遞函數
8.6.1 脈沖傳遞函數的定義
8.6.2 開環系統脈沖傳遞函數
8.6.3 閉環系統脈沖傳遞函數
8.7 采樣系統的性能分析
8.7.1 穩定性分析
8.7.2 穩態誤差分析
8.7.3 動態性能分析
8.7.4 離散系統極點分布與動態響應的關系
8.7.5 采樣系統的頻域分析
小結
習題
第九章 MATLAB語言與自動控制系統設計
9.1 MATLAB語言簡介
9.1.1 MATLAB的數值運算基礎
9.1.2 矩陣及矩陣函數
9.1.3 MATLAB的繪圖功能
9.2 自動控制系統設計
9.2.1 時域分析命令
9.2.2 頻率域命令
9.2.3 根軌跡法命令
9.2.4 傳遞函數的常用命令
9.2.5 控制系統分析舉例
小結
參考文獻