前辅文
 第1章 自动控制原理概论
  1.1 引言
  1.2 自动控制系统简介
   1.2.1 自动控制的研究背景与意义
   1.2.2 自动控制系统的基本构成
   1.2.3 自动控制系统的分类
    1.2.3.1 按信号的传递路径分类
    1.2.3.2 按系统输入信号的变化规律分类
    1.2.3.3 按系统传递信号的性质分类
    1.2.3.4 按系统变量是否仅是时间的函数分类
    1.2.3.5 按输入输出变量的个数分类
    1.2.3.6 按系统参数是否随时间发生变化分类
    1.2.3.7 按数学模型是否满足叠加原理分类
  1.3 自动控制系统的基本要求
  1.4 自动控制知识体系的发展历史
   1.4.1 前期控制
   1.4.2 经典控制
   1.4.3 现代控制
   1.4.4 当代控制
  1.5 课程基本框架
  1.6 本章小结
 第2章 控制系统的数学模型
  2.1 引言
  2.2 控制系统的微分方程模型
   2.2.1 微分方程模型及其标准形式
   2.2.2 微分方程模型的建立示例
  2.3 非线性微分方程的线性化
   2.3.1 线性化的方法与条件
   2.3.2 线性化示例
  2.4 控制系统的传递函数
   2.4.1 传递函数的定义与表示形式
   2.4.2 线性定常系统的一个重要特性
   2.4.3 传递函数的求解
    2.4.3.1 由原理图或微分方程模型求系统的传递函数
    2.4.3.2 零初始条件下由输出响应求传递函数
    2.4.3.3 非零初始条件下由输出响应求传递函数
   2.4.4 由传递函数求系统的输出响应
   2.4.5 传递函数的性质
   2.4.6 典型环节的传递函数
  2.5 控制系统的结构图
   2.5.1 结构图的基本组成
   2.5.2 由系统的原理图绘制结构图
   2.5.3 结构图的基本连接方式
   2.5.4 结构图的等效变换准则
   2.5.5 结构图等效化简示例
   2.5.6 控制系统中常用的几个传递函数
  2.6 信号流图
   2.6.1 信号流图的基本组成
   2.6.2 信号流图的绘制
   2.6.3 梅森公式
  2.7 基于MATLAB的数学模型仿真
  2.8 本章小结
  习题
 第3章 控制系统的时域分析
  3.1 引言
  3.2 典型输入信号
  3.3 线性定常系统的稳定性
   3.3.1 稳定性与单位脉冲响应
   3.3.2 稳定性与闭环特征根
   3.3.3 劳斯判据
    3.3.3.1 劳斯判据的基本结论
    3.3.3.2 劳斯判据的特殊情况
    3.3.3.3 劳斯判据的特殊情况
    3.3.3.4 劳斯判据的应用
   3.3.4 赫尔维茨判据
  3.4 线性定常系统的动态性能
   3.4.1 动态性能指标的定义
   3.4.2 一阶系统的动态性能
   3.4.3 典型二阶系统的动态性能
    3.4.3.1 典型二阶系统的单位阶跃响应
    3.4.3.2 欠阻尼二阶系统的动态性能
    3.4.3.3 欠阻尼二阶系统动态性能求解示例
   3.4.4 含闭环零点的二阶系统动态性能
   3.4.5 高阶系统的动态性能
  3.5 线性定常系统的稳态性能
   3.5.1 稳态误差的定义
   3.5.2 有用输入下稳态误差与静态误差系数
   3.5.3 有用输入下稳态误差的动态误差系数法
   3.5.4 扰动输入下控制系统的稳态误差
   3.5.5 降低稳态误差的措施
    3.5.5.1 开环增益与积分环节的作用
    3.5.5.2 复合控制的作用
    3.5.5.3 局部反馈控制的作用
  3.6 基于时域分析的控制系统设计
   3.6.1 通过调节参数实现系统设计
   3.6.2 采用速度反馈实现系统设计
   3.6.3 采用复合控制实现系统设计
   3.6.4 其他控制方式实现系统设计
   3.6.5 基于输出响应的系统辨识
  3.7 利用MATLAB进行系统的时域分析
  3.8 本章小结
  习题
 第4章 根轨迹
  4.1 引言
   4.1.1 根轨迹图及相关基本概念
   4.1.2 开环零极点与闭环零极点间的关系
  4.2 180°根轨迹与普通根轨迹的绘制
   4.2.1 典型反馈控制系统的幅值条件和相角条件
   4.2.2 规则一：根轨迹的分支数、连续性和对称性
   4.2.3 规则二：根轨迹的起点和终点
   4.2.4 规则三：实轴上的根轨迹
   4.2.5 规则四：根轨迹的渐近线
   4.2.6 规则五：起始角与终止角
   4.2.7 规则六：根轨迹的分离点和分离角
   4.2.8 规则七：根轨迹与虚轴的交点
   4.2.9 规则八：根之和与根之积
   4.2.10 开环零极点相消时的根轨迹图
   4.2.11 根轨迹图中复数部分曲线形状的判断
   4.2.12 普通根轨迹图示例
    4.2.12.1 开环极点的分布对根轨迹图的影响
    4.2.12.2 开环重极点时的根轨迹图
    4.2.12.3 根轨迹图中的分离点示例
   4.2.13 根轨迹绘制规则的局限性
  4.3 0°根轨迹与广义根轨迹的绘制
   4.3.1 0°根轨迹的绘制规则
   4.3.2 正反馈系统的根轨迹
   4.3.3 参数根轨迹
   4.3.4 非最小相位系统的根轨迹
  4.4 线性系统的根轨迹分析法
   4.4.1 根据根轨迹图分析控制系统的性能
    4.4.1.1 基于根轨迹图的性能分析思路
    4.4.1.2 基于一般形状根轨迹图的性能分析
    4.4.1.3 基于圆形根轨迹图的性能分析
    4.4.1.4 基于射线根轨迹图的性能分析
   4.4.2 增加开环零点对根轨迹的影响
   4.4.3 增加开环极点对根轨迹的影响
  4.5 利用MATLAB绘制系统的根轨迹图
  4.6 本章小结
  习题
 第5章 线性系统的频域分析
  5.1 引言
  5.2 频率特性
   5.2.1 频率特性的概念
   5.2.2 频率特性的表示方法
    5.2.2.1 频率特性的解析表示
    5.2.2.2 幅相特性曲线
    5.2.2.3 对数频率特性图
   5.2.3 典型环节的频率特性
    5.2.3.1 比例环节
    5.2.3.2 积分环节
    5.2.3.3 微分环节
    5.2.3.4 惯性环节
    5.2.3.5 一阶微分(比例微分)环节
    5.2.3.6 振荡环节
    5.2.3.7 二阶微分环节
    5.2.3.8 延迟环节
    5.2.3.9 不稳定环节
  5.3 开环频率特性
   5.3.1 幅相曲线的绘制
    5.3.1.1 最小相位系统幅相曲线的规律
    5.3.1.2 绘制幅相曲线的
    步骤
    5.3.1.3 最小相位系统的幅相曲线示例
    5.3.1.4 非最小相位系统的幅相曲线示例
    5.3.1.5 开环极点具有纯虚根时幅相曲线的绘制
    5.3.1.6 时滞系统的幅相曲线示例
   5.3.2 Bode图的绘制
    5.3.2.1 Bode图的绘制规律与步骤
    5.3.2.2 绘制最小相位系统的Bode图示例
    5.3.2.3 绘制非最小相位系统的Bode图示例
   5.3.3 根据频率特性进行系统辨识
    5.3.3.1 最小相位系统的辨识
    5.3.3.2 非最小相位系统的辨识
  5.4 辐角原理与奈奎斯特稳定判据
   5.4.1 辐角原理
   5.4.2 奈奎斯特稳定判据
   5.4.3 奈奎斯特稳定判据的应用
    5.4.3.1 虚轴上无开环极点时奈氏判据的应用示例
    5.4.3.2 开环极点具有纯虚根时奈氏判据的应用示例
   5.4.4 奈氏曲线穿过(-1,j0)点时的稳定判据
   5.4.5 奈奎斯特稳定判据的推广
    5.4.5.1 奈氏判据在幅相曲线上的应用
    5.4.5.2 奈氏判据在Bode图上的应用
   5.4.6 零极点相消时的奈奎斯特稳定判据
  5.5 控制系统的相对稳定性
   5.5.1 相对稳定性的定义
   5.5.2 相对稳定性的求解方法
   5.5.3 相对稳定性的求解示例
  5.6 闭环频率特性的绘制
   5.6.1 向量作图法
   5.6.2 等M圆图与闭环幅频特性
   5.6.3 等N圆图与闭环相频特性
   5.6.4 尼科尔斯图线
   5.6.5 非单位反馈系统的闭环频率特性
  5.7 频域响应分析
   5.7.1 闭环频率特性指标的定义
   5.7.2 一阶系统频域与时域性能指标的关系
    5.7.2.1 剪切频率、系统带宽和调整时间的关系
    5.7.2.2 一阶系统频域分析示例
   5.7.3 二阶系统频域与时域性能指标的关系
    5.7.3.1 谐振峰值Mr与超调量σp的关系
    5.7.3.2 谐振频率ωr与时域性能指标tp、ts的关系
    5.7.3.3 系统带宽ωb与时域性能指标tp、ts的关系
    5.7.3.4 相角裕度γ与阻尼比ζ的关系
    5.7.3.5 剪切频率ωc与调整时间ts的关系
    5.7.3.6 二阶系统频域性能示例
   5.7.4 高阶系统频域与时域性能指标的关系
    5.7.4.1 零频值M(0)与系统无差度v的关系
    5.7.4.2 谐振峰值Mr与相角裕度γ的关系
    5.7.4.3 高阶系统的频域响应分析
  5.8 基于MATLAB的频域分析
  5.9 本章小结
  习题
 第6章 线性系统的校正
  6.1 引言
  6.2 综合与校正的基本概念与思路
   6.2.1 校正的基本方式
   6.2.2 频率法校正的基本思想
  6.3 常用校正装置及其特性
   6.3.1 超前校正网络
   6.3.2 滞后校正网络
   6.3.3 滞后-超前校正网络
   6.3.4 有源校正网络
  6.4 串联校正
   6.4.1 串联超前校正
   6.4.2 串联滞后校正
   6.4.3 串联滞后-超前校正
   6.4.4 期望频率特性法校正
   6.4.5 串联校正示例
    6.4.5.1 校正装置与对数频率特性
    6.4.5.2 超前校正与期望频率特性法
    6.4.5.3 滞后校正与期望频率特性法
    6.4.5.4 超前校正与滞后校正
    6.4.5.5 滞后-超前校正与期望频率特性法
    6.4.5.6 四种串联校正方法的对比
    6.4.5.7 串联校正与时域设计法
  6.5 反馈校正
   6.5.1 基于内回路大幅值近似关系的反馈校正设计
   6.5.2 固定结构的反馈校正设计
  6.6 PID控制器及其校正
   6.6.1 PID控制作用分析
   6.6.2 基于频率法的PID控制器设计
   6.6.3 基于齐格勒-尼科尔斯法则的PID控制器设计
    6.6.3.1 动态响应法
    6.6.3.2 临界增益法
   6.6.4 基于时域分析的PID控制器设计
  6.7 MATLAB的应用
  6.8 本章小结
  习题
 附录1 常用的拉氏变换关系
 附录2 e-x的派德 (Pade)近似式
 附录3 常用无源校正装置
 附录4 常用有源校正装置
 参考文献