自动控制原理（第3版）
￥59.80定价
作者： 孟华
出版时间：2023-09
出版社：机械工业出版社
获奖信息：普通高等教育“十一五”国家级规划教材
- 机械工业出版社
- 9787111732341
- 3-1
- 503739
- 平装
- 16开
- 2023-09
- 493
- 控制理论与系统
- 本科
内容简介
本书较全面地阐述了经典控制理论的基本概念、分析方法及其应用。全书共分8章，主要介绍了自动控制的基本概念、控制系统数学模型的建立方法，全面阐述了线性定常连续系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法以及线性控制系统的校正，详细讨论了线性离散控制系统和非线性系统的分析方法。
本书的特点是：基本概念清晰，讲解深入浅出、图文并茂、精练严谨；应用MATLAB及控制系统工具箱进行计算机辅助教学，提供仿真程序及二维码演示视频，便于读者理解和掌握相关知识点；结合工程实际选择应用案例，编写了丰富的例题和习题，同时给出完整的解题步骤及习题参考答案；新增的每章小结简明精要，帮助读者归纳与总结。
本书可作为普通高校自动化、电气工程及其自动化、测控、机械设计制造及其自动化等专业本科生的教材，亦可供从事自动化技术工作的科技人员自学与参考。
本书配有以下教学资源：电子课件、演示视频和仿真代码，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册后下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。
本书的特点是：基本概念清晰，讲解深入浅出、图文并茂、精练严谨；应用MATLAB及控制系统工具箱进行计算机辅助教学，提供仿真程序及二维码演示视频，便于读者理解和掌握相关知识点；结合工程实际选择应用案例，编写了丰富的例题和习题，同时给出完整的解题步骤及习题参考答案；新增的每章小结简明精要，帮助读者归纳与总结。
本书可作为普通高校自动化、电气工程及其自动化、测控、机械设计制造及其自动化等专业本科生的教材，亦可供从事自动化技术工作的科技人员自学与参考。
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目录
〖1〗自动控制原理第3版前言〖2〗Ⅴ目录前言
第1章自动控制的基本概念1
1.1概述1
1.2自动控制的基本原理2
1.2.1自动控制系统举例2
1.2.2自动控制系统的构成4
1.3自动控制系统的基本控制方式6
1.3.1开环控制6
1.3.2闭环控制6
1.3.3复合控制7
1.4自动控制系统的分类7
1.4.1按输入信号特征分类7
1.4.2按系统数学模型分类7
1.4.3按时间变量特性分类8
1.4.4按系统参数特性分类9
1.5对控制系统性能的基本要求9
1.5.1稳定性10
1.5.2快速性10
1.5.3准确性10
1.6MATLAB在控制系统研究中的应用11
本章小结12
习题13
第2章控制系统的数学模型14
2.1概述14
2.2控制系统微分方程的建立15
2.2.1典型控制系统的数学模型15
2.2.2非线性微分方程的线性化21
2.3传递函数23
2.3.1传递函数的概念和性质24
2.3.2典型环节的传递函数26
2.4控制系统的结构图与信号流图30
2.4.1结构图的概念30
2.4.2控制系统结构图的建立31
2.4.3结构图的等效变换33
2.4.4信号流图40
2.4.5梅逊公式43
2.5控制系统的传递函数45
2.6控制系统数学模型的MATLAB描述47
2.6.1MATLAB中传递函数的描述
方法47
2.6.2MATLAB中的模型连接函数50
2.6.3利用MATLAB的符号运算
求取传递函数51
2.6.4应用Simulink求控制系统的
传递函数52
本章小结54
习题54
第3章时域分析法59
3.1概述59
3.2瞬态响应59
3.2.1典型输入信号60
3.2.2一阶系统的瞬态响应61
3.2.3二阶系统的瞬态响应63
3.2.4时域性能指标68
3.2.5瞬态响应分析69
3.2.6线性定常系统的重要特性73
3.2.7高阶系统的近似分析74
3.3稳定性76
3.3.1稳定性的基本概念76
3.3.2劳斯判据80
3.3.3赫尔维茨判据84
3.4稳态误差分析86
3.4.1稳态误差的概念86
3.4.2稳态误差的计算87
3.4.3降低稳态误差的主要措施93
3.5应用MATLAB进行控制系统
时域分析95
3.5.1系统的瞬态响应分析95
3.5.2系统的稳定性分析98
3.5.3系统的稳态误差分析99
本章小结102
习题102
第4章根轨迹分析法105
4.1概述105
4.2根轨迹的概念105
4.3根轨迹的绘制108
4.3.1绘制根轨迹的基本规则108
4.3.2根轨迹绘制举例117
4.4广义根轨迹的绘制122
4.4.1参变量根轨迹的绘制122
4.4.2正反馈系统根轨迹的绘制124
4.5控制系统的根轨迹分析126
4.5.1性能指标在s平面上的表示126
4.5.2开环零、极点对根轨迹的影响127
4.5.3闭环零、极点分布与系统
性能的关系130
4.6利用MATLAB绘制根轨迹图133
本章小结137
习题138
第5章频域分析法140
5.1概述140
5.2频率特性140
5.2.1频率特性的基本概念140
5.2.2频率特性的求取141
5.3频率特性的图示方法144
5.3.1极坐标图144
5.3.2对数坐标图150
5.3.3对数幅相图158
5.4频域稳定性判据159
5.4.1映射定理159
5.4.2奈奎斯特稳定判据160
5.5控制系统的稳定裕量165
5.5.1稳定裕量的定义165
5.5.2稳定裕量的计算167
5.5.3稳定裕量与瞬态性能指标
之间的关系169
5.6控制系统的闭环频率特性171
5.6.1闭环频率特性曲线的绘制171
5.6.2闭环频域性能指标175
5.6.3闭环频域性能指标与瞬态性能
指标之间的关系176
5.7利用MATLAB进行控制系统频域
分析178
5.7.1频域分析法相关函数178
5.7.2应用举例179
本章小结182
习题182
第6章线性控制系统的校正186
6.1概述186
6.2校正装置及其特性187
6.2.1无源校正装置188
6.2.2有源校正装置192
6.2.3PID调节器193
6.3串联校正194
6.3.1串联超前校正195
6.3.2串联滞后校正197
6.3.3串联滞后-超前校正200
6.4反馈校正202
6.4.1反馈校正的原理及特点203
6.4.2反馈校正及其参数确定204
6.5复合校正207
6.5.1复合校正的原理及特点207
6.5.2复合校正及其参数确定207
6.6应用MATLAB进行系统校正209
6.6.1应用MATLAB程序进行
系统校正210
6.6.2Simulink环境下的系统
设计和校正211
6.6.3Simulink环境下的物理
模型校正设计213
本章小结215
习题215
〖1〗Ⅵ自动控制原理第3版目录〖2〗Ⅶ第7章离散控制系统217
7.1概述217
7.2采样过程与采样定理219
7.2.1采样过程及其数学描述219
7.2.2采样定理220
7.2.3信号的保持222
7.3Z变换理论224
7.3.1Z变换定义和性质224
7.3.2Z变换方法227
7.3.3Z反变换方法230
7.4离散控制系统的数学描述233
7.4.1线性常系数差分方程233
7.4.2脉冲传递函数235
7.5离散控制系统的稳定性分析及
瞬态响应244
7.5.1稳定性分析244
7.5.2瞬态响应248
7.5.3离散控制系统的稳态误差249
7.6离散系统的数字控制器设计251
7.7MATLAB在离散控制系统中的应用256
7.7.1离散系统数学模型的建立257
7.7.2MATLAB中的离散控制系统
分析函数258
本章小结262
习题262
第8章非线性系统分析265
8.1概述265
8.2非线性系统的特点266
8.2.1典型非线性特性266
8.2.2非线性系统的运动特点267
8.3相平面法269
8.3.1相平面的基本概念269
8.3.2相平面图的绘制270
8.3.3奇点和极限环274
8.3.4相平面分析举例277
8.4描述函数法281
8.4.1描述函数的基本概念281
8.4.2典型非线性特性的描述函数283
8.4.3用描述函数法分析非线性系统287
8.5MATLAB在非线性控制系统
分析中的应用295
8.5.1应用MATLAB/Simulink绘制
非线性系统相轨迹图295
8.5.2利用MATLAB分析非线性系统的
稳定性及自激振荡298
本章小结301
习题301
附录部分习题参考答案304
参考文献311
第1章自动控制的基本概念1
1.1概述1
1.2自动控制的基本原理2
1.2.1自动控制系统举例2
1.2.2自动控制系统的构成4
1.3自动控制系统的基本控制方式6
1.3.1开环控制6
1.3.2闭环控制6
1.3.3复合控制7
1.4自动控制系统的分类7
1.4.1按输入信号特征分类7
1.4.2按系统数学模型分类7
1.4.3按时间变量特性分类8
1.4.4按系统参数特性分类9
1.5对控制系统性能的基本要求9
1.5.1稳定性10
1.5.2快速性10
1.5.3准确性10
1.6MATLAB在控制系统研究中的应用11
本章小结12
习题13
第2章控制系统的数学模型14
2.1概述14
2.2控制系统微分方程的建立15
2.2.1典型控制系统的数学模型15
2.2.2非线性微分方程的线性化21
2.3传递函数23
2.3.1传递函数的概念和性质24
2.3.2典型环节的传递函数26
2.4控制系统的结构图与信号流图30
2.4.1结构图的概念30
2.4.2控制系统结构图的建立31
2.4.3结构图的等效变换33
2.4.4信号流图40
2.4.5梅逊公式43
2.5控制系统的传递函数45
2.6控制系统数学模型的MATLAB描述47
2.6.1MATLAB中传递函数的描述
方法47
2.6.2MATLAB中的模型连接函数50
2.6.3利用MATLAB的符号运算
求取传递函数51
2.6.4应用Simulink求控制系统的
传递函数52
本章小结54
习题54
第3章时域分析法59
3.1概述59
3.2瞬态响应59
3.2.1典型输入信号60
3.2.2一阶系统的瞬态响应61
3.2.3二阶系统的瞬态响应63
3.2.4时域性能指标68
3.2.5瞬态响应分析69
3.2.6线性定常系统的重要特性73
3.2.7高阶系统的近似分析74
3.3稳定性76
3.3.1稳定性的基本概念76
3.3.2劳斯判据80
3.3.3赫尔维茨判据84
3.4稳态误差分析86
3.4.1稳态误差的概念86
3.4.2稳态误差的计算87
3.4.3降低稳态误差的主要措施93
3.5应用MATLAB进行控制系统
时域分析95
3.5.1系统的瞬态响应分析95
3.5.2系统的稳定性分析98
3.5.3系统的稳态误差分析99
本章小结102
习题102
第4章根轨迹分析法105
4.1概述105
4.2根轨迹的概念105
4.3根轨迹的绘制108
4.3.1绘制根轨迹的基本规则108
4.3.2根轨迹绘制举例117
4.4广义根轨迹的绘制122
4.4.1参变量根轨迹的绘制122
4.4.2正反馈系统根轨迹的绘制124
4.5控制系统的根轨迹分析126
4.5.1性能指标在s平面上的表示126
4.5.2开环零、极点对根轨迹的影响127
4.5.3闭环零、极点分布与系统
性能的关系130
4.6利用MATLAB绘制根轨迹图133
本章小结137
习题138
第5章频域分析法140
5.1概述140
5.2频率特性140
5.2.1频率特性的基本概念140
5.2.2频率特性的求取141
5.3频率特性的图示方法144
5.3.1极坐标图144
5.3.2对数坐标图150
5.3.3对数幅相图158
5.4频域稳定性判据159
5.4.1映射定理159
5.4.2奈奎斯特稳定判据160
5.5控制系统的稳定裕量165
5.5.1稳定裕量的定义165
5.5.2稳定裕量的计算167
5.5.3稳定裕量与瞬态性能指标
之间的关系169
5.6控制系统的闭环频率特性171
5.6.1闭环频率特性曲线的绘制171
5.6.2闭环频域性能指标175
5.6.3闭环频域性能指标与瞬态性能
指标之间的关系176
5.7利用MATLAB进行控制系统频域
分析178
5.7.1频域分析法相关函数178
5.7.2应用举例179
本章小结182
习题182
第6章线性控制系统的校正186
6.1概述186
6.2校正装置及其特性187
6.2.1无源校正装置188
6.2.2有源校正装置192
6.2.3PID调节器193
6.3串联校正194
6.3.1串联超前校正195
6.3.2串联滞后校正197
6.3.3串联滞后-超前校正200
6.4反馈校正202
6.4.1反馈校正的原理及特点203
6.4.2反馈校正及其参数确定204
6.5复合校正207
6.5.1复合校正的原理及特点207
6.5.2复合校正及其参数确定207
6.6应用MATLAB进行系统校正209
6.6.1应用MATLAB程序进行
系统校正210
6.6.2Simulink环境下的系统
设计和校正211
6.6.3Simulink环境下的物理
模型校正设计213
本章小结215
习题215
〖1〗Ⅵ自动控制原理第3版目录〖2〗Ⅶ第7章离散控制系统217
7.1概述217
7.2采样过程与采样定理219
7.2.1采样过程及其数学描述219
7.2.2采样定理220
7.2.3信号的保持222
7.3Z变换理论224
7.3.1Z变换定义和性质224
7.3.2Z变换方法227
7.3.3Z反变换方法230
7.4离散控制系统的数学描述233
7.4.1线性常系数差分方程233
7.4.2脉冲传递函数235
7.5离散控制系统的稳定性分析及
瞬态响应244
7.5.1稳定性分析244
7.5.2瞬态响应248
7.5.3离散控制系统的稳态误差249
7.6离散系统的数字控制器设计251
7.7MATLAB在离散控制系统中的应用256
7.7.1离散系统数学模型的建立257
7.7.2MATLAB中的离散控制系统
分析函数258
本章小结262
习题262
第8章非线性系统分析265
8.1概述265
8.2非线性系统的特点266
8.2.1典型非线性特性266
8.2.2非线性系统的运动特点267
8.3相平面法269
8.3.1相平面的基本概念269
8.3.2相平面图的绘制270
8.3.3奇点和极限环274
8.3.4相平面分析举例277
8.4描述函数法281
8.4.1描述函数的基本概念281
8.4.2典型非线性特性的描述函数283
8.4.3用描述函数法分析非线性系统287
8.5MATLAB在非线性控制系统
分析中的应用295
8.5.1应用MATLAB/Simulink绘制
非线性系统相轨迹图295
8.5.2利用MATLAB分析非线性系统的
稳定性及自激振荡298
本章小结301
习题301
附录部分习题参考答案304
参考文献311
