自动控制原理及应用

　　《自动控制原理及应用》主要是为机械工程等非控制类专业的本科生提供一本内容适度、实用性强的控制理论教材，参考学时为40学时。考虑到本科教学的现状，《自动控制原理及应用》的内容以经典控制理论为主。为适应不同专业和不同层次教学的需要，《自动控制原理及应用》各章所述的各种基本分析方法尽可能做到相对独立，以便使用者根据具体情况灵活选择。在教学中建议做如下三个基本实验：①环节与系统的模拟：②频率特性的测试；③物理系统的实验（随动系统或温度控制系统等）。为了能在较少的学时内，使学生较系统地掌握控制理论中*基本的理论和分析设计方法，并对一些新的理论和方法亦有初步的了解，《自动控制原理及应用》在内容的组织上，力求做到加强基础、突出重点、注重应用，力求在保持控制理论严密性的前提下，尽量删繁就简，避免过分地引申、扩充和高深的数学论证，尽可能地从工程实例引入某些重要的概念和方法，并增加了MATLAB在控制系统分析和计算方面的应用等新的内容。在内容的叙述上，侧重于基本概念和实际应用。为加深学生对控制理论基本概念的理解和提高学生分析综合问题的能力，《自动控制原理及应用》附有一定数量的综合性例题分析或习题，以便他们能较快地掌握控制系统理论的*基本内容。

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第一章 绪论
第一节 自动控制系统的一般概念
第二节 开环控制与闭环控制
一、开环控制
二、闭环控制
第三节 自动控制系统示例
一、电压调节系统
二、函数记录仪
三、飞机一自动驾驶仪系统
第四节 自动控制系统的分类
一、恒值调节系统、程序控制系统和随动系统
二、线性系统和非线性系统
三、定常系统和时变系统
四、连续系统和离散系统
第五节 控制系统的组成及对控制系统的基本要求
一、控制系统的基本组成
二、对控制系统性能的要求
第六节 自动控制技术在军事仓储中的应用
一、收发作业自动控制
二、库房内温、湿度自动控制
三、消防自动控制
四、防盗报警自动控制
五、自动化立体库房
习题
第二章 系统的数学模型
第一节 系统的微分方程
一、系统动态微分方程的建立
二、线性定常微分方程的求解
第二节 传递函数
一、传递函数的定义和性质
二、典型环节的传递函数
第三节 框图和系统的传递函数
一、绘制系统方框图的一般步骤
二、框图的等效变换
三、控制系统的传递函数
第四节 用MATLAB建立数学模型
小结
习题
第三章 系统的时域分析
第一节 典型的试验信号
一、阶跃输入信号
二、斜坡输入信号
三、等加速度信号
四、脉冲信号
五、正弦信号
第二节 系统时间响应的性能指标
一、动态过程与稳态过程
二、动态性能和稳态性能
第三节 一阶系统的时域响应
一、单位阶跃响应
二、单位斜坡响应
三、单位脉冲响应
第四节 二阶系统的时域响应
一、二阶系统的数学模型
二、欠阻尼二阶系统阶跃响应的动态性能指标
第五节 高阶系统的时域响应
第六节 用MATLAB求控制系统的瞬态响应
一、用MATLAB求控制系统的单位阶跃响应
二、用MATLAB求控制系统的单位脉冲响应
三、用MATLAB求控制系统的单位斜坡响应
第七节 线性定常系统的稳定性
一、稳定性的基本概念
二、稳定的充要条件
三、劳斯（Routh）稳定判据
第八节 控制系统的稳态误差
一、稳态误差的定义
二、给定输入下的稳态误差
三、扰动作用下的稳态误差
小结
习题
第四章 根轨迹法
第一节 根轨迹法的基本概念
一、什么是根轨迹
二、根轨迹的幅值条件和相角条件
第二节 用MATLAB绘制控制系统的根轨迹
第三节 非最小相位系统的根轨迹
一、正反馈回路的根轨迹
二、系统中含有非最小相位元件
三、滞后系统的根轨迹
第四节 用根轨迹法分析控制系统
一、用根轨迹法确定系统的有关参数
二、确定指定K0时的闭环传递函数
三、确定具有指定阻尼比的闭环极点和单位阶跃响应
第五节 例题分析
小结
习题
第五章 频率响应分析法
第一节 频率特性
一、频率特性的基本概念
二、频率特性的求取
三、频率特性表示法
第二节 极坐标图
一、典型环节
二、开环系统的乃氏图
第三节 对数坐标图
一、典型环节的伯德图
二、开环系统的伯德图
三、由伯德图确定系统的传递函数
四、最小相位系统和非最小相位系统
第四节 用MATLAB绘制伯德图和极坐标图
一、用MATLAB绘制伯德图
二、用MATLAB绘制极坐标图
第五节 乃奎斯特稳定判据
一、闭环系统稳定性与开环传递函数的关系
二、辐角原理
三、乃奎斯特稳定判据
第六节 相对稳定性分析
一、增益裕量Kg
二、相位裕量Y
第七节 频域性能指标与时域性能指标间的关系
一、闭环频率特性及其特征量
二、二阶系统时域响应与频域响应的关系
三、高阶系统时域响应与频域响应的关系
小结
习题
第六章 控制系统的校正
第一节 系统校正的基本概念
一、系统校正方式
二、基本控制规律
第二节 常用校正装置及其特性
一、超前校正装置
二、串联滞后校正装置
三、无源滞后-超前网络
第三节 频率法的串联校正
一、串联超前校正
二、串联滞后校正
三、串联滞后-超前校正
小结
习题
第七章 转速反馈控制的直流调速系统
第一节 转速反馈控制的直流调速系统
一、转速反馈控制直流调速系统的静特性
二、转速反馈控制直流调速系统的动态数学模型
第二节 比例控制的直流调速系统
一、开环系统机械特性和比例控制闭环系统静特性的关系
二、比例控制闭环直流调速系统的动态稳定性
第三节 比例积分控制的无静差直流调速系统
一、积分调节器和积分控制规律
二、比例积分控制规律
第四节 直流调速系统的稳态误差分析
一、阶跃给定输入的稳态误差
二、扰动引起的稳态误差
第八章 汽车液压控制系统的电液伺服阀
第一节 力反馈两级电液伺服阀
一、工作原理
二、基本方程和框图
三、力反馈伺服阀的稳定性分析
四、力反馈伺服阀的传递函数
五、力反馈伺服阀的静态特性
第二节 直接反馈两级滑阀式电液伺服阀
一、结构及工作原理
二、动圈式两级滑阀伺服阀的框图
三、动圈式两级滑阀伺服阀的传递函数
第九章 飞机垂直速度控制系统
第一节 垂直速度控制系统的模型
第二节 垂直速度控制系统的设计
第三节 飞行状态对垂直速度控制系统的影响
第十章 车辆控制系统
第一节 ABS控制系统
一、轮胎接地点力矩平衡
二、ABS控制循环
三、ABS循环检测
第二节 横摆动力学控制
一、简单控制律设计
二、参考值推导
附录1 常见函数拉氏变换对照表
附录2 MATLAB函数指令表
参考文献