自動控制理論（簡體書）

本書較為全面地闡述了經典控制理論和現代控制理論的基本概念、原理及其各種分析方法。書中深入淺出地介紹了線性系統的數學模型、時域法、根軌跡法、頻域法、控制系統的綜合和校正、采樣控制系統分析法、非線性控制系統分析法和狀態空間法。本書盡可能全面地配備了各種類型的例題、習題。此外還編寫了與教材配套的《自動控制理論習題詳解》。 本書可作為高等學校電氣信息、儀器儀表、電子信息、計算機、機械、化工、航天航空等專業的教材，也可作為相關專業工程技術人員的參考書。

第1章 緒論
1.1 引言
1.2 開環控制系統和閉環控制系統
1.2.1 開環控制系統
1.2.2 閉環控制系統
1.3 閉環控制系統的組成
1.4 自動控制系統的類型
1.4.1 線性控制系統和非線性控制系統
1.4.2 連續控制系統和離散控制系統
1.4.3 恒值控制系統、隨動控制系統和程序控制系統
1.4.4 定常控制系統和時變控制系統
1.5 自動控制系統舉例
習題
第2章 自動控制系統的數學模型
2.1 系統微分方程的建立
2.2 非線性微分方程的線性化
2.3 傳遞函數
2.3.1 傳遞函數的定義
2.3.2 傳遞函數的性質
2.3.3 典型環節及其傳遞函數
2.4 動態結構圖
2.4.1 動態結構圖的組成
2.4.2 動態結構圖的繪制
2.4.3 動態結構圖的等效變換
2.4.4 閉環系統的傳遞函數
2.4.5 結構圖等效變換舉例
2.5 信號流圖
2.5.1 信號流圖的組成
2.5.2 信號流圖的繪制
2.5.3 梅森公式
習題
第3章 時域法
3.1 典型輸入函數和時域性能指標
3.1.1 系統的穩定性
3.1.2 自動控制系統的典型輸入信號
3.1.3 時域性能指標
3.2 一階系統的時域分析
3.2.1 一階系統的數學模型
3.2.2 一階系統的單位階躍響應
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 二階系統的單位階躍響應
3.3.3 二階欠阻尼系統的動態性能指標
3.3.4 二階系統特征參數與暫態性能指標之間的關系
3.3.5 二階系統工程最佳參數
3.3.6 二階系統計算舉例
3.4 高階系統的時域分析
3.5 控制系統的穩定性分析
3.5.1 系統穩定性的基本概念
3.5.2 穩定判據
3.6 穩態誤差
3.6.1 穩態誤差的定義
3.6.2 自動控制系統的類型
3.6.3 給定輸入作用下穩態誤差系數和穩態誤差分析
3.6.4 擾動輸入作用下的穩態誤差分析
3.6.5 減小穩態誤差的方法
習題
第4章 根軌跡法
4.1 根軌跡的基本概念
4.1.1 根軌跡
4.1.2 根軌跡方程
4.2 繪制根軌跡的基本法則
4.2.1 根軌跡的基本法則
4.2.2 根軌跡的繪制與分析
4.3 參數根軌跡的繪制
4.4 零度根軌跡的繪制
4.5 利用根軌跡分析系統性能
4.5.1 暫態響應性能分析
4.5.2 主導極點與偶極子
4.5.3 根軌跡分析
習題
第5章 頻域法
5.1 頻率特性
5.2 頻率特性的表示方法
5.2.1 幅相頻率特性的表示方法
5.2.2 對數幅相頻率特性的表示方法
5.3 典型環節的頻率特性
5.4 開環頻率特性的繪制
5.4.1 開環幅相頻率特性的繪制
5.4.2 開環對數幅相頻率特性的繪制
5.5 用頻率法分析控制系統的穩定性
5.5.1 奈奎斯特穩定判據
5.5.2 系統的穩定裕度
5.6 閉環系統頻率特性
5.6.1 閉環頻率特性曲線的繪制
5.6.2 閉環系統等M圓、等Ⅳ圓及尼科爾斯圖
5.7 系統暫態特性和閉環頻率特性的關系
5.8 開環頻率特性與系統階躍響應的關系
習題
第6章 控制系統的校正
6.1 引言
6.1.1 控制系統的性能指標與校正概念
6.1.2 校正方式
6.1.3 基本校正規律
6.1.4 校正方法
6.1.5 用頻率法校正的特點
6.2 校正裝置
6.2.1 超前校正裝置
6.2.2 滯后校正裝置
6.2.3 滯后-超前校正裝置

6.2.4 期望的對數頻率特性
6.3 串聯校正
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 反饋校正
6.4.1 反饋校正的原理
6.4.2 反饋校正的作用
6.4.3 反饋校正裝置的設計
6.5 復合校正
6.5.1 反饋與按輸入前饋的復合控制
6.5.2 反饋與按擾動前饋的復合控制
習題
第7章 采樣控制系統分析法
7.1 采樣控制系統的基本概念
7.1.1 采樣控制系統
7.1.2 數字控制系統
7.2 采樣過程與采樣定理
7.2.1 采樣過程
7.2.2 采樣信號的頻譜
7.2.3 采樣定理
7.2.4 信號的復現
7.3 z變換
7.3.1 z變換的定義
7.3.2 z變換的求法
7.3.3 z變換的性質
7.4 z反變換
7.5 羞分方程
7.5.1 差分方程概述
7.5.2 差分方程的解法
7.6 脈沖傳遞函數
7.6.1 脈沖傳遞函數的定義
7.6.2 開環脈沖傳遞函數
7.6.3 閉環脈沖傳遞函數
7.6.4 應用變換法分析系統的條件
7.7 采樣系統的性能分析
7.7.1 采樣系統的穩定性
7.7.2 采樣系統閉環極點與動態響應的關系
7.7.3 采樣系統的穩態誤差
7.8 最少拍采樣控制系統的設計
習題
第8章 非線性控制系統分析法
8.1 概述
8.1.1 非線性系統的研究方法
8.1.2 典型非線性環節
8.1.3 非線性系統的特點
8.2 描述函數法
8.2.1 描述函數的基本概念
8.2.2 典型非線性特性的描述函數
8.2.3 非線性系統的簡化
8.3 用描述函數法分析非線性系統
8.3.1 穩定性判據
8.3.2 自激振蕩
8.3.3 用描述函數法分析非線性系統
8.4 相平面法
8.4.1 相平面圖
8.4.2 相軌跡和相平面圖的性質
8.4.3 奇點的類型
8.4.4 相平面圖中的極限環
8.4.5 由相平面圖求時間響應
8.5 相軌跡的繪制方法
8.5.1 解析法
8.5.2 圖解法
8.6 非線性系統的相平面分析
8.6.1 死區型非線性系統
8.6.2 繼電器非線性系統
8.7 非線性系統的校正
8.7.1 對線性部分進行校正
8.7.2 改變非線性特性
習題
第9章 狀態空間法
9.1 基本概念
9.1.1 幾個定義
9.1.2 狀態空間表達式的一般形式
9.2 狀態空間表達式的建立
9.2.1 由微分方程建立狀態空間表達式
9.2.2 由傳遞函數建立狀態空間表達式
9.3 組合系統的狀態空間表達式
9.3.1 并聯連接
9.3.2 串聯連接
9.3.3 反饋連接
9.4 狀態方程的線性變換
9.4.1 系統的特征值及其不變性
9.4.2 將狀態方程化為對角標準形
9.4.3 將狀態方程化為約當標準形
9.5 由狀態空間表達式求傳遞函數矩陣
9.5.1傳遞函數矩陣的概念
9.5.2 由狀態空間表達式求傳遞函數矩陣
9.6 離散系統的狀態空間表達式
9.7 線性定常連續系統狀態方程的解
9.7.1 齊次狀態方程的解
9.7.2 狀態轉移矩陣的性質
9.7.3 e的計算方法
9.7.4 非齊次狀態方程的解
9.8 線性定常系統的能控性和能觀測性
9.8.1 能控性和能觀測性定義
9.8.2 線性定常系統的能控性判據
9.8.3 線性定常系統的能觀測性判據
9.8.4 單輸入-單輸出系統的能控標準形和能觀測標準形
9.9 狀態反饋與狀態觀測器
9.9.1 狀態反饋
9.9.2 狀態反饋的性質
9.9.3 狀態反饋的極點配置
9.9.4 狀態觀測器的設計
9.9.5 帶狀態觀測器的狀態反饋系統
9.10 李亞普諾夫穩定性分析
9.10.1 李亞普諾夫第二法概述
9.10.2 李亞普諾夫穩定性定義
9.10.3 李亞普諾夫穩定性定理
9.10.4 線性定常連續系統的穩定性分析
習題
參考文獻