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第1章 绪论1

1.1 自动控制理论概述1

1.2 自动控制系统的基本概念2

1.2.1 自动控制系统的基本原理和基本概念2

1.2.2 自动控制系统的控制方式3

1.2.3 自动控制系统的组成5

1.2.4 自动控制系统举例5

1.3 自动控制系统的分类8

1.3.1 按输入信号变化的规律分类8

1.3.2 按系统传输信号对时间的关系分类8

1.3.3 按系统的输出量和输入量间的关系分类9

1.3.4 按系统中的参数对时间的变化情况分类9

1.4 对自动控制系统的基本要求9

1.5 自动控制系统实例分析12

本章小结与练习14

第2章 拉普拉斯变换及其应用16

2.1 拉普拉斯变换的概念16

2.1.1 定义17

2.1.2 常见函数的拉氏变换17

2.2 常用的性质和定理19

2.2.1 线性性质19

2.2.2 微分定理19

2.2.3 积分定理20

2.2.4 位移性质（也称复位移性质）20

2.2.5 延迟定理（也称实位移性质）20

2.2.6 初值定理21

2.2.7 终值定理21

2.3 拉氏反变换21

本章小结与练习25

第3章 控制系统的数学模型27

3.1 控制系统的微分方程27

3.1.1 电路系统28

3.1.2 线性定常微分方程的求解31

3.2 传递函数32

3.2.1 传递函数的基本概念32

3.2.2 传递函数的定义33

3.2.3 传递函数的性质33

3.2.4 传递函数的求法35

3.3 典型环节的数学模型及其动态响应38

3.3.1 比例环节38

3.3.2 积分环节38

3.3.3 微分环节39

3.3.4 惯性环节40

3.3.5 振荡环节41

3.3.6 延迟环节42

3.4 控制系统的动态结构图43

3.4.1 动态结构图43

3.4.2 动态结构图的绘制44

3.4.3 动态结构图的等效变换和化简46

3.4.4 信号流图与梅逊公式52

3.5 自动控制系统的传递函数55

3.5.1 闭环控制系统的开环传递函数55

3.5.2 给定输入信号R（s）作用下的闭环传递函数56

3.5.3 扰动信号N（s）作用下的闭环传递函数56

3.5.4 闭环系统的误差传递函数56

本章小结与练习57

任务训练161

任务训练263

第4章 时域分析法65

4.1 典型输入信号及性能指标65

4.1.1 典型输入信号65

4.1.2 典型初始状态67

4.1.3 典型时间响应67

4.1.4 系统性能指标的定义68

4.2 一阶系统分析69

4.2.1 一阶系统的数学模型69

4.2.2 一阶系统的单位阶跃响应69

4.2.3 一阶系统的单位阶跃响应的性能指标70

4.3 二阶系统分析71

4.3.1 二阶系统的数学模型71

4.3.2 二阶系统的特征根及性质71

4.3.3 二阶系统的单位阶跃响应72

4.4 系统稳定性分析77

4.4.1 稳定的基本概念77

4.4.2 稳定的数学条件77

4.4.3 劳斯判据78

4.5 系统稳态误差分析83

4.5.1 误差与稳态误差83

4.5.2 稳态误差计算84

4.5.3 系统型别85

4.5.4 典型输入信号r（t）作用下的稳态误差与静态误差系数86

4.5.5 干扰n（t）作用下的稳态误差89

本章小结与练习90

任务训练394

任务训练496

第5章 控制系统的频域分析法98

5.1 系统频率特性的基本概念98

5.1.1 基本概念98

5.1.2 频率特性的性质102

5.1.3 频率特性的图形表示方法102

5.2 典型环节的频率特性104

5.3 系统开环对数频率特性曲线的绘制114

5.3.1 系统开环对数频率特性及绘制步骤114

5.3.2 系统开环对数频率特性绘制举例115

5.4 系统稳定性的频域分析120

5.4.1 奈奎斯特稳定判据120

5.4.2 对数频率稳定判据121

5.4.3 稳定裕量124

5.4.4 动态性能的频域分析126

5.4.5 典型系统频域分析133

本章小结与练习138

任务训练5143

第6章 根轨迹法146

6.1 根轨迹与根轨迹方程146

6.1.1 根轨迹的基本概念146

6.1.2 根轨迹方程147

6.2 绘制根轨迹的基本法则148

6.2.1 根轨迹的个数148

6.2.2 根轨迹的对称性149

6.2.3 根轨迹的起点和终点149

6.2.4 实轴上的根轨迹149

6.2.5 根轨迹的渐近线149

6.2.6 起始角与终止角151

6.2.7 分离点d151

6.2.8 分离角与会合角152

6.2.9 虚轴交点153

6.2.10 根之和153

6.3 控制系统的根轨迹分析法155

6.3.1 闭环零、极点与阶跃响应的定性关系155

6.3.2 利用主导极点估算系统性能指标156

6.3.3 根轨迹的改造对系统的影响157

6.3.4 根轨迹法系统动态特性中的应用157

本章小结与练习162

第7章 自动控制系统的校正165

7.1 系统校正概述165

7.1.1 系统校正的基本概念165

7.1.2 系统校正的方式165

7.1.3 常用校正装置166

7.1.4 系统指标的确定168

7.2 串联校正168

7.2.1 比例（P）校正169

7.2.2 比例-微分（PD）校正170

7.2.3 比例-积分（PI）校正172

7.2.4 比例-积分-微分（PID）校正174

7.3 反馈校正176

7.3.1 反馈校正的原理176

7.3.2 反馈校正的分类与应用177

7.4 复合校正179

7.4.1 按输入补偿的复合校正179

7.4.2 按扰动补偿的复合校正180

7.5 自动控制系统的一般设计方法180

7.5.1 自动控制系统设计的基本步骤180

7.5.2 系统固有部分开环频率特性的确定181

7.5.3 系统预期开环对数频率特性的确定182

本章小结与练习185

第8章 直流调速系统186

8.1 单闭环转速负反馈晶闸管直流调速系统186

8.1.1 系统的组成187

8.1.2 系统的框图189

8.1.3 系统的自动调节过程189

8.1.4 系统的性能分析191

8.2 转速电流双闭环直流调速系统193

8.2.1 双闭环直流调速系统的组成193

8.2.2 系统动态结构图194

8.2.3 双闭环直流调速系统的工作原理和自动调节过程195

8.2.4 系统性能分析196

8.2.5 系统的稳定性分析197

8.2.6 双闭环直流调速系统的优点197

8.2.7 给定积分器的应用198

8.3 任务训练——转速电流双闭环直流调速系统设计实例198

本章小结与练习205

任务训练6206

参考文献207