圖書簡介：
本書是根據培養應用型人才的基本要求編寫的，系統地介紹了自動控制原理經典控制理論部分的主要內容。全書共分8章，內容包括緒論、自動控制系統的數學模型、控制系統的時域分析法、控制系統的根軌跡分析方法、控制系統的頻域分析法、控制系統的校正方法、采樣控制系統及控制系統的MATLAB仿真應用。
本書從工程實際應用出發，內容全面，重點突出，敘述深入淺出、循序漸進、通俗易懂，每章都配有一定數量的例題和習題，并附有教學目標和本章小結，便于教師教學和學生自學。
本書可作為應用型本科院校、高職高專院校及成人高校的電氣、自動化及機電類各專業的教材或教學參考書，也可供工程技術人員參考。
前 言
自動控制技術已廣泛應用于現代工農業、國防、經濟及社會科學等眾多不同領域，對于掌握一定自動控制技術的應用型專門人才的需求越來越大。因此，編寫適合應用型專門人才培養目標要求的優秀教材顯得尤為重要。本書遵循應用型專門人才培養的規律，面向21世紀科技發展的需要及電氣自動化、機電類各專業教學改革的要求而組織編寫。
自動控制原理是研究自動控制基本規律的科學，是分析和設計自動控制系統的理論基礎，一般包括經典控制理論和現代控制理論兩部分內容。本書以控制工程中應用廣泛的經典控制理論及應用為主要內容，共分為8章，具體包括緒論、自動控制系統的數學模型、控制系統的時域分析法、控制系統的根軌跡分析法、控制系統的頻域分析法、控制系統的校正方法、采樣控制系統及控制系統的MATLAB仿真應用。
在編寫過程中，本書堅持“以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，總結多年的教學實踐經驗與體會，精選教學內容，明確教學目的，注重基本概念和基本方法的闡述，簡化煩瑣的理論推導，加強理論聯系實際，充實應用實例，“以例釋理”，將基礎理論融入具體實例之中，使學生更容易學習和掌握相關理論；同時本書介紹了MATLAB軟件的基本使用方法及其在自動控制理論中的應用，從而強化了學生對自動控制系統的計算機輔助分析和設計的能力。
為了更切合應用型人才培養及教與學的需要，本書在保證基本理論夠用的前提下，側重于自動控制系統分析和設計方法的闡述、力求做到內容精煉、概念清晰、循序漸進，并聯系工程應用。書中每章都配有一定數量的典型習題，便于學生鞏固和復習所學內容。
本書由蘭州工業學院董紅生任主編，蘭州工業學院李雙科、甘肅畜牧工程職業技術學院李先山任副主編，蘭州工業學院任曉芳和劉青參與編寫，編寫分工為：李雙科編寫第1、2章，李先山編寫第3、7章，任曉芳編寫第4、6章及部分章節習題和答案，劉青編寫第5章5.1和5.2節及附錄，董紅生編寫第5章5.3、5.4、5.5節和第8章。全書由董紅生負責統稿。
本書可作為應用型本科院校、高職高專院校及成人高校的電氣、自動化及機電類各專業的教材或教學參考書，也可供工程技術人員參考。
在本書的編寫過程中，查閱和參考了大量的文獻資料，在此謹向參考文獻的作者致以誠摯的謝意。由于編者教學經驗和學術水平有限，書中不妥與錯誤之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
編 者
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 自動控制系統的基本概念 2
1.1.1 自動控制和自動控制系統 2
1.1.2 自動控制系統的控制方式 4
1.1.3 自動控制系統的組成 6
1.2 自動控制系統的分類 6
1.2.1 按給定值的變化規律分類 7
1.2.2 按系統的信號形式分類 7
1.2.3 按系統的特性分類 7
1.3 自動控制系統的基本要求 8
1.3.1 穩定性 8
1.3.2 快速性 8
1.3.3 準確性 9
1.4 應用實例 9
本章小結 13
習題 13
第2章 自動控制系統的數學模型 17
2.1 控制系統的微分方程 18
2.1.1 微分方程建立的實例 18
2.1.2 線性常微分方程的求解 20
2.2 控制系統的傳遞函數 21
2.2.1 傳遞函數的概念 21
2.2.2 典型環節的傳遞函數 24
2.3 控制系統的動態結構圖 28
2.3.1 動態結構圖的基本概念 28
2.3.2 動態結構圖的建立 29
2.3.3 動態結構圖的化簡 31
2.4 應用實例 36
本章小結 39
習題 39
第3章 控制系統的時域分析法 43
3.1 控制系統的典型輸入信號和時域性能
指標 44
3.1.1 典型輸入信號 44
3.1.2 控制系統的時域指標 46
3.2 典型系統的時域分析 47
3.2.1 一階系統的時域分析 47
3.2.2 二階系統的時域分析 50
3.3 控制系統的穩定性分析 56
3.4 控制系統的穩態誤差計算 62
3.4.1 穩態誤差的定義 62
3.4.2 控制系統的型別 63
3.4.3 給定穩態誤差及誤差系數 63
3.4.4 擾動穩態誤差的計算 67
3.4.5 減小系統穩態誤差的方法 68
3.5 應用實例 69
本章小結 72
習題 73
第4章 控制系統的根軌跡分析方法 77
4.1 根軌跡的基本概念 78
4.1.1 根軌跡的概念 78
4.1.2 根軌跡方程 79
4.2 根軌跡繪制的基本規則 81
4.3 利用根軌跡法分析控制系統的性能 86
4.3.1 閉環零、極點分布與
動態響應的關系 87
4.3.2 利用主導極點法分析系統
性能 88
4.3.3 增加開環零、極點對系統
性能的影響 89
4.4 應用實例 93
本章小結 95
習題 95
第5章 控制系統的頻域分析法 97
5.1 系統頻率特性的基本概念 98
5.1.1 頻率特性的定義 98
5.1.2 頻率特性的性質 101
5.1.3 頻率特性的圖形表示 101
5.2 典型環節的頻率特性 103
5.3 系統開環頻率特性曲線的繪制 114
5.3.1 系統開環幅相頻率特性曲線的
繪制 114
5.3.2 系統開環對數頻率特性曲線的
繪制 117
5.4 利用頻率特性法分析控制系統的
性能 122
5.4.1 控制系統的穩定性分析 122
5.4.2 控制系統的性能分析 129
5.4.3 典型控制系統的頻域分析 136
5.5 應用實例 141
本章小結 145
習題 145
第6章 控制系統的校正方法 151
6.1 控制系統校正的基本概念 152
6.1.1 校正方式 152
6.1.2 基本控制規律 153
6.2 串聯校正 157
6.2.1 串聯超前校正 157
6.2.2 串聯滯后校正 161
6.2.3 串聯滯后-超前校正 165
6.3 反饋校正 170
6.3.1 反饋校正的基本原理 170
6.3.2 反饋校正的形式 170
6.4 自動控制系統的工程設計方法 172
6.4.1 串聯校正的期望頻率特性法
原理 172
6.4.2 系統期望開環對數頻率特性的
建立 173
6.4.3 校正裝置的工程設計法 174
6.5 應用實例 176
本章小結 179
習題 180
第7章 采樣控制系統 183
7.1 采樣控制系統的基本概念 184
7.1.1 采樣控制系統的結構與
特點 184
7.1.2 信號的采樣與復現 185
7.2 采樣控制系統的數學模型 189
7.2.1 z變換與逆z變換 189
7.2.2 差分方程和脈沖傳遞函數 194
7.3 采樣控制系統的性能分析 201
7.3.1 采樣控制系統的穩定性分析 201
7.3.2 采樣控制系統的動態性能
分析 204
7.3.3 采樣控制系統的穩態誤差 206
7.4 應用實例 208
本章小結 210
習題 210
第8章 控制系統的MATLAB仿真
應用 213
8.1 MATLAB仿真基礎 214
8.1.1 MATLAB系統概述 214
8.1.2 MATLAB的編程基礎 216
8.1.3 MATLAB語言的矩陣運算與
符號運算 219
8.1.4 MATLAB語言的圖形功能 223
8.1.5 MATLAB程序設計 228
8.1.6 Simulink仿真基礎 232
8.2 MATLAB在控制系統仿真中的
應用 235
8.2.1 MATLAB用于控制系統的
建模 235
8.2.2 MATLAB用于控制系統的
時域分析 239
8.2.3 MATLAB用于控制系統的
根軌跡分析 243
8.2.4 MATLAB用于控制系統的
頻域分析 2458.2.5 MATLAB用于控制系統的
頻域法校正 249
8.3 Simulink在控制系統仿真中的
應用 251
8.3.1 控制系統的Simulink模型的
建立 251
8.3.2 控制系統的Simulink仿真 252
8.4 應用實例 253
8.4.1 液壓位置伺服系統 253
8.4.2 玻璃窯爐的溫度控制系統 257
本章小結 261
習題 261
附錄 常用函數的拉普拉斯變換與
z變換表 264
參考文獻 265
