标题：自动控制原理
相关简介
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。
应时而生
20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。他主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。
控制系统
自动控制系统为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。反馈控制系统在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
下面是一个标准的反馈模型：
开方：
公式：X(n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3设A=5，开3次方
5介于1^3至2^3之间（1的3次方=1，2的3次方=8）
X_0可以取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。例如我们取2.0.按照公式：
第一步：X1={2.0+[5/(2.0^2-2.0]1/3=1.7.}。即5/2×2=1.25，1.25-2=-0.75，0.75×1/3=0.25，输入值大于输出值，负反馈
2-0.25=1.75，取2位数值,即1.7。
第二步：X2={1.7+[5/(1.7^2-1.7]1/3=1.71}.。
即5/1.7×1.7=1.73010，1.73-1.7=0.03，0.03×1/3=0.01，输入值小于输出值正反馈
1.7+0.01=1.71。取3位数，比前面多取一位数。
第三步：X3={1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}输入值大于输出值，负反馈
第四步：X4={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.输入值小于输出值正反馈
这种方法可以自动调节，第一步与第三步取值偏大，但是计算出来以后输出值会自动转小；第二步，第四步输入值偏小，输出值自动转大。X_4=1.7099.
当然也可以取1.1，1.2，1.3，。。。1.8，1.9中的任何一个。
同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。
基础理论课
该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。 
该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
主要内容
该课程是自动控制理论的基础，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。
基本概念
1、系统、反馈、方框图（方块图）、信号流图、传递函数、基本环节；
2、稳态的分析：稳定性判据、稳态误差、稳定裕量；
3、动态响应分析：时间常数、阻尼系数、振荡频率，脉冲响应、阶跃响应、动态性能指标（如峰值时间、超调量、衰减比等等），主导极点；
4、根轨迹，开环极点、零点，闭环极点、零点；
5、频率特性，极坐标图，Bode图，Nyquist稳定判据，校正和综合；
6、状态空间分析，能控性，能观性；
6、典型的非线性特性、描述函数、相平面、自激振荡；
7、采样控制、Z变换、脉冲传递函数。
基本知识点
1．简单物理系统的微分方程和传递函数的列写和计算； 
2．方框图和信号流图的变换和化简； 
3．开环传递函数与闭环传递函数的推导和计算； 
4．线性连续系统的动态过程分析； 
5．代数稳定判据及其在线性系统中的应用； 
6．根轨迹的基本特性及典型系统根轨迹的绘制； 
7．用根轨迹分析系统的动态性能和稳定性； 
8．波德图和奈奎斯特图的绘制； 
9．奈奎斯特稳定判据及应用； 
10．用开环频率特性分析系统的主要动态和静态特性； 
11．校正的基本原理及设计方法； 
12．简单非线性控制系统分析的描述函数分析方法及相平面方法； 
13．采样系统的分析及校正的基本方法。

简介
自动控制原理  　　作　　者： 孟庆明　主编[1]
出 版 社： 高等教育出版社
出版时间： 2008-6-1 
开　　本： 16开 
I S B N ： 9787040239478 
定价：￥29.20
内容简介
《自动控制原理》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，第一版于2005年被评为北京市精品教材。《自动控制原理》是为非自动化类、工科高年级学生编写的教材，简练地论述了连续控制系统的分析和综合研究方法，包括系统数学模型的建立和动态结构图等效变换法则，利用经典控制理论的时域分析法、复域分析法、频域分析孽对控制系统进行分析，应用串联校正、反馈校正和前馈校正进行系统的设计和补偿。同时阐述了采样控制系筝的分析和综合方法，并对控制系统的状态空间分析法及能控性和能观测性进行了论述。书中部分章节适当增加了MATLAB应用的内容。《自动控制原理》适合高年级本科生、研究生和工程技术人员使用。
目录
第1章　绪论
1-1 自动控制系统的基本概念和发展简史
1-2 自动控制的基本方式
1-3 自动控制系统的性能要求
1-4 自动控制系统示例
小结
习题
第2章　控制系统的数学模型
2-1 拉氏变换
2-2 传递函数
2-3 动态结构图及其等效变换
2-4 典型环节的传递函数
2-5 自动控制系统的传递函数
2-6 MATLAB的应用
2-7 示例——磁盘驱动读取系统
小结
习题
第3章　时域分析法
3-1 典型输入信号及性能指标
3-2 一阶系统分析
3-3 二阶系统分析
3-4 高阶系统分析
3-5 系统稳定性分析
3-6 系统稳态精度分析
3-7 MATLAB的应用
小结
习题
第4章　复域分析法——根轨迹法
4-1 根轨迹的基本概念
4-2 绘制根轨迹图的基本法则
4-3 利用根轨迹分析系统的动态性能
4-4 广义根轨迹
4-5 用MATLAB绘制根轨迹
小结
习题
第5章　频域分析法——频率法
5-1 频率特性
5-2 典型环节的频率特性
5-3 控制系统开环频率特性
5-4 稳定判据及稳定裕度
5-5 闭环频域性能指标及时域性能指标的估算
5-6 系统开环频率特性三频段概念
5-7 用实验法求传递函数
5-8 利用MATLAB分析系统稳定性
小结
习题
第6章　自动控制系统的设计与校正
6-1 控制系统的设计步骤
6-2 性能指标与系统设计的基本思路
6-3 基本控制规律
6-4 常用串联校正网络
6-5 常用的串联校正方法
6-6 反馈校正
6-7 复合校正
6-8 控制系统设计实例
小结
习题
第7章　采样数据控制系统分析
7-1 概述
7-2 信号的采样与保持
7-3 Z变换与Z反变换
7-4 脉冲传递函数
7-5 采样数据控制系统的性能分析
小结
习题
第8章　状态空间分析法
8-1 概述
8-2 动态系统的状态空间表示法
8-3 多输入多输出（MIMO）系统状态空间表达式和传递矩阵
8-4 线性系统能控性和能观测性
小结
习题
附录　自动控制原理实验测试方法
概述
实验一 一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试
实验二 频率响应测试
实验三 控制系统串联校正
实验四 采样系统实验研究
部分习题答案
参考文献

简介
书名：自动控制原理  　　作者：谢克明
出版社：电子工业出版社
出版时间：2009
ISBN：9787121068935
开本：16
定价：29.80 元
内容简介
《自动控制原理》是普通高等教育“十一五”国家规划教材，比较全面地阐述自动控制的基本理论及应用。全书共分8章和3个附录，主要内容包括：线性系统的数学模型、时域响应分析、根轨迹法、频域特性分析、控制系统的设计与校正、非线性系统分析、采样控制系统，以及在MATLAB与simulink支持下对控制系统进行计算机辅助分析与设计。全书内容取材新颖，阐述深入浅出。为了便于自学，各章均附有丰富的例题和习题。
《自动控制原理》可作为高等院校自动化等专业的本科生教材，也可供相关专业的研究生或从事自动化技术工作的人员参考。
目录
第1章绪论
1.1开环控制和闭环控制
1.1.1开环控制
1.1.2闭环控制（反馈控制）
1.2自动控制系统的组成及术语
1.3自动控制系统的类型
1.3.1按信号流向划分
1.3.2按系统输入信号划分
1.3.3线性系统和非线性系统
1.3.4定常系统和时变系统
1.3.5连续系统和离散系统
1.3.6单输入单输出系统与多输人多输出系统
1.4自动控制系统性能的基本要求
1.5自动控制课程的主要任务
1.5.1阶跃函数
1.5.2斜坡函数（等速度函数）
1.5.3抛物线函数（等加速度函数）
1.5.4脉冲函数
1.5.5正弦函数
1.6自动控制系统实例
1.6.1造纸机分部传动控制系统
1.6.2谷物湿度控制系统
1.6.3烘烤炉温度控制系统
本章小结
习题
第2章线性系统的数学模型
2.1线性系统的微分方程
2.2微分方程的线性化
2.3传递函数
2.3.1传递函数的概念
2.3.2传递函数的特点
2.3.3典型环节的传递函数
2.4方框图
2.4.1方框图
2.4.2系统方框图的构成
2.4.3环节间的连接
2.4.4方框图的变换和简化
2.5信号流图
2.5.1信号流图的定义
2.5.2系统的信号流图
2.5.3信号流图的定义和术语
2.5.4信号流图的性质
2.5.5信号流图的简化
2.5.6信号流图的增益公式
2.6MATLAB中数学模型的表示
2.6.1传递函数
2.6.2传递函数的特征根及零、极点图
2.6.3控制系统的方框图模型
2.6.4控制系统的零、极点模型
2.6.5状态空间表达式
本章小结
习题
第3章控制系统的时域分析
3.1线性定常系统的时域响应
3.2控制系统时域响应的性能指标
3.2.1稳态性能指标
3.2.2动态性能指标
3.3线性定常系统的稳定性
3.3.1稳定性的概念
3.3.2线性定常系统稳定的充分必要条件
3.3.3劳斯判据（Routh判据）
3.3.4赫尔维茨判据（Hurwitz判据）
3.3.5系统参数对稳定性的影响
3.3.6相对稳定性和稳定裕量
3.4系统的稳态误差
3.4.1误差及稳态误差的定义
3.4.2稳态误差分析
3.4.3稳态误差的计算
3.4.4应用静态误差系数计算给定信号作用下的稳态误差
3.4.5扰动信号作用下的稳态误差与系统结构的关系
3.4.6改善系统稳态精度的途径
3.4.7系统的动态误差系数
3.5一阶系统的时域响应
3.5.1数学模型
3.5.2单位阶跃响应
3.5.3性能指标
3.5.4一阶系统的单位脉冲响应
3.6二阶系统的时域响应
3.6.1二阶系统的数学模型
3.6.2二阶系统的单位阶跃响应
3.6.3二阶系统的单位脉冲响应
3.7高阶系统的瞬态响应
3.7.1高阶系统的瞬态响应
3.7.2高阶系统的降阶
3.7.3零、极点对阶跃响应的影响
3.8用MATLAB和Simulink进行瞬态响应分析
3.8.1单位脉冲响应
3.8.2单位阶跃响应
3.8.3斜坡响应
3.8.4任意函数作用下系统的响应
3.8.5由系统传递函数求系统的响应
3.8.6系统阶跃响应的性能指标
3.8.7simulink建模与仿真
本章小结
习题
第4章根轨迹法
4.1根轨迹的基本概念
4.1.1根轨迹
4.1.2根轨迹的基本条件
4.2绘制根轨迹的基本规则
4.3根轨迹绘制举例
4.4广义根轨迹
4.4.1参数根轨迹
4.4.2多参数根轨迹簇
4.4.3正反馈系统的根轨迹（零度根轨迹）
4.5根轨迹分析系统的性能
4.5.1根轨迹确定系统的闭环极点
4.5.2根轨迹分析系统的动态特性
4.5.3开环零点对根轨迹的影响
4.5.4开环极点对根轨迹的影响
4.6MATLAB绘制系统的根轨迹
本章小结
习题
第5章控制系统的频域分析
5.1频率特性
5.1.1频率特性概述
5.1.2频率特性的求取
5.1.3频域性能指标
5.2典型环节的频率特性
5.2.1概述
5.2.2典型环节的频率特性
5.3系统的开环频率特性
5.3.1系统的开环对数频率特性
5.3.2系统开环极坐标图（奈氏图）
5.3.3最小相位和非最小相位系统
5.4奈奎斯特稳定判据
5.4.1映射定理
5.4.2Nyquist轨迹及其映射
5.4.3Nyquist稳定判据
5.4.4Nyquist稳定判据二
5.4.5Nyquist对数稳定判据
5.5控制系统的相对稳定性
5.5.1增益裕量
5.5.2相角裕量
5.5.3用幅相频率特性曲线分析系统稳定性
5.6闭环系统的频率特性
5.6.1等M圆（等幅值轨迹）
5.6.2等N圆（等相角轨迹）
5.6.3利用等M圆和等N圆求单位反馈系统的闭环频率特性
5.6.4非单位反馈系统的闭环频率特性
5.7用频率特性分析系统品质
5.7.1闭环频域性能指标与时域性能指标的关系
5.7.2开环频率特性与时域响应的关系
5.8MATLAB频域特性分析
5.8.1Bode图
5.8.2Nyquist图
5.8.3Nichols图
本章小结
习题
第6章控制系统的设计与校正
6.1概述
6.1.1系统的性能指标
6.1.2系统的校正
第7章非线性系统分析
第8章采样控制系统
……

简介
  作　者： 李友善 编著
出 版 社： 国防工业出版社
出版时间： 2005-1-1
版　次： 1
页　数： 550
I S B N ： 9787118036923
包　装： 平装
所属分类： 图书 >> 工业技术 >> 电子 通信 >> 微电子学、集成电路（IC）
内容简介
本书主要包括控制系统的一般概念、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析、根轨迹法、线性系统的频域分析、控制系统的综合与校正、线性离散系统的分析与综合、线性系统的状态空间分析法、线性系统的状态空间综合法、非线性控制系统的分析等涉及经典控制理论与现代控制理论的基础理论与基本内容、使读者通过学习为进一步开展控制理论研究和从事控制领域的工程实践构筑扎实的理论基础，为读者未来的学习与发展提供有力的理论支撑。
本书是普通高等学校电气、机械自动化类学科，化工过程自动化类学科，信息现代化类学科 读者学习控制理论的主要教材或主要参考书。为配合大学生的全面素质教育，本书还可作为人文社会科学类学科读者自然科学知识的参考读物。对于考研的读者以及从事控制工程与自动化领域的科技人员的自学与参考也是有益的。
目录
第1章 控制系统的一般概念
1.1 引言
1.2 开环控制与闭环控制
1.3 控制系统举例
1.4 控制系统的组成与对控制系统的基本要求
第2章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统的时域模型
2.2 线性系统的复域模型
2.3 控制系统的方框图与信号流图
2.4 脉冲响应
习题
第3章 线性系统的时域分析
3.1 典型输入信号
3.2 一阶系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域分析
3.4 高阶系统的时域分析
3.5 线性系统的稳定性与稳定判据
3.6 反馈系统的稳态误差
3.7 顺馈控制的误差分析
习题
第4章 根轨迹法
4.1 反馈系统的根轨迹
4.2 绘制根轨迹的基本规则
4.3 典型反馈系统的根轨迹分析
第5章 线性系统的频域分析
5.1 频率响应及其描述
5.2 典型环节的频率响应
5.3 对数频率特性
5.4 开环系统与闭环系统的频率响应
5.5 Nyquist稳定判剧
5.6 控制系统的相对稳定性
5.7 频域系统的相对稳定性
5.8 频域指标与时域指标间的关系
习题
第6章 控制系统的综合与校正
……
第7章 线性离散系统的分析与综合
第8章 线性系统的状态空间分析法
第9章 线性系统的状态空间综合法
第10章 非线性控制系统分析
附录一 数学基础一--拉普拉斯变换
附录二 数学基础二--矩阵
附录三 常用有源与无源校正网络
参考文献

简介
编    著：王建辉 (编者), 顾树生 (编者) 出版社: 清华大学出版社; 第1版 (2007年4月1日) 丛书名: 国家精品课程教材，全国高等学校自动化专业系列教材 平   装: 444页 开   本: 16开 
内容简介
《自动控制原理》阐述了经典控制理论的基本概念、原理和自动控制系统的各种分析方法，主要内容包括线性连续系统与离散系统的时域和频域理论，如系统的动态性能、静态性能、稳定性的分析和各种设计方法的运用等。《自动控制原理》从基本概念、基本分析方法入手，结合生产和生活中的实例，以时域分析方法为主线，时域分析和频域分析并进，在严谨的数学推导的基础上，利用直观的物理概念，引出系统参数与系统指标之间的内在联系。 
编辑推荐
《自动控制原理》在《自动控制原理》前四版的基础上，对各章内容都进行了修订。修订的基本思想是更新观念，深化改革，提高知识起点，努力拓宽专业口径，以增强培养人才的适应性。
《自动控制原理》既可以作为高等学校自动化、仪表、电气传动、计算机、机械、化工、航天航空等相关专业的教材，也可供有关工程技术人员再学习时参考。 
目录
第1章　自动控制系统的基本概念
1.1　开环控制系统与闭环控制系统
1.2　闭环控制系统的组成和基本环节　
1.3　自动控制系统的类型
1.4　自动控制系统的性能指标　
小结　
思考题与习题
第2章　自动控制系统的数学模型
2.1　微分方程式的编写　
2.2　非线性数学模型的线性化
2.3　传递函数　
2.4　系统动态结构图
2.5　系统传递函数和结构图的等效变换　
2.6　信号流图
2.7　用MATLAB求解线性微分方程和化简系统方框图
小结　
思考题与习题
第3章　自动控制系统的时域分析
3.1　自动控制系统的时域指标　
3.2　一阶系统的跃响应
3.3　二阶系统的阶跃响应
3.4　高阶系统的动态响应
3.5　自动控制系统的代数稳定判据
3.6　稳态误差
3.7　用MATLAB进行系统时域分析　
小结　
思考题与习题
第4章　根轨迹法
4.1　根轨迹法的基本概念
4.2　要轨迹的绘制法则
4.3　用根轨迹法分析系统的动态特性
4.4　用MATLAB绘制根轨迹
小结　
思考题与习题
第5章　频率法
5.1　频率特性的基本概念
5.2　非周期函数的频谱分析　
5.3　频率特性的表示方法
5.4　典型环节的频率特性
5.5　系统开环频率特性的绘制
5.6　奈奎斯特稳定判据及其应用
5.7　系统动态特性和开环频率特性的关系
5.8　闭环系统频率特性
5.9　系统动态特性和闭环频率特性的关系
5.10　用MALTAB绘制系统开环频率特性
小结
思考题与习题
第6章　控制系统的校正及综合　
6.1　控制系统校正的一般概念
6.2　串联校正
6.3　反馈校正
6.4　复合校正
6.5　应用MATLAB进行系统校正
小结　
思考题与习题
第7章　非线性系统分析
7.1　非线性系统动态过程的特点
7.2　非线性特性及其对系统性能的影响
7.3　非线性特性的描述函数
7.4　非线性系统的描述函数法
7.5　改善非线性系统性能的措施及非线性特性的利用　
7.6　相平面法
小结　
思考题与习题
第8章　线性离散系统的理论基础
8.1　线性离散系统的基本概念
8.2　离散时间函数的数学表达式及采样定理　
8.3　z变换　
8.4　线性常数差分方程
8.5　脉冲传递函数
8.6　采样控制系统的时域分析　
8.7　采样控制系统的频域分析
8.8　线性离散系统的数字校正　
8.9　最少拍离散控制系统的分析与设计　
8.10　用MATLAB进行采样系统分析
小结　
思考题与习题
名词术语索引
附录　本书使用的部分MATLAB指令　
参考文献

基本信息
书名：自动控制原理  作者： 曹爱文
出版社：经济科学出版社
版次：2010年7月第1版
定价：24.90元
开本：16
装订：胶装
ISBN  978-7-5058-9638-3
丛书名：高职高专“十二五”规划教材
内容简介
本书浅显易懂，选材广泛适当，覆盖面广，推理严谨。全书共安排九章内容，包括自动控制系统简介、拉氏变换、自动控制系统的数学模型、时域分析、根轨迹分析法、频域分析、系统的校正与设计、采样控制系统基础、自动控制原理实验指导。为了便于组织教学和学习，全书每章均设有“本章导读”、“学习目标”，明确教学重点和基本要求；每章结束均设有“本章小结”，便于教学归纳总结与提升理解层次与复习效果。
此外，书中安排有相应实例，并将MATLAB引入本书，作为补充内容与能力提升的一种手段。同时，为了加深学生对课程内容的理解和掌握，每章均有一定量的习题。本书中习题有两类，其中，题号前加“*”的为难度较大的题，适合深入学习。
目录
第1章　自动控制系统简介

图书信息
  自动控制原理[1]书 代 号：G0129700
作 译 者：杨友良
出版日期：2011-03-01
出 版 社：电子工业出版社
丛 书 名：高等学校“十二五”电气自动化类规划教材
责任编辑：韩玲玲
I S B N：7121129701,9787121129704
装帧：平装
页数：376
开本：16开
定　价：￥39.0元
图书简介
本书是根据全国高等工科院校自动化类专业“自动控制原理”课程教学大纲的要求编写的。全书介绍了经典控制理论的基本概念、基本原理和基本方法，着重加强对基本理论及其应用的阐述。全书共8章，前6章讲述线性连续系统的时域分析、根轨迹分析和频域分析，以及系统的综合校正；第7章介绍线性离散系统的基本理论、分析与综合方法；第8章介绍非线性系统的相关理论，包括描述函数法和相平面法。大部分章节都包含了MATLAB辅助控制系统分析和设计的方法。每章均有小结、示例及习题，有助于对基本概念的理解与基本方法的运用。
读者对象：本书可作为高等工科院校自动化、电气工程与自动化、测控技术与仪器、电子信息工程、机械工程及自动化、计算机科学与技术等专业的本科教材或参考书，也可供自动化工程技术人员学习参考。
图书目录
第1章 自动控制系统概述
1.1 引言
1.2 自动控制系统的基本概念
1.3 控制系统的基本结构形式
1.3.1 开环控制系统
1.3.2 闭环控制系统
1.3.3 复合控制系统
1.4 闭环控制系统的组成和基本环节
1.5 自动控制系统分类
1.5.1 按控制系统元件特性分类
1.5.2 按控制系统信号形式分类
1.5.3 按输入量的变化形式分类
1.6 对自动控制系统的基本要求
1.6.1 稳定性
1.6.2 准确性
1.6.3 快速性
小结
习题
第2章 自动控制系统的数学模型
2.1 动态微分方程的建立
2.1.1 系统微分方程的描述
2.1.2 系统微分方程的建立
2.2 非线性数学模型的线性化
2.3 传递函数
2.3.1 传递函数的定义
2.3.2 典型环节的传递函数及暂态特性
2.4 系统动态结构图
2.5 系统传递函数和结构图的等效变换
2.5.1 典型连接的等效传递函数
2.5.2 相加点及分支点的变位运算
2.5.3 系统开环传递函数
2.5.4 系统闭环传递函数
2.5.5 系统对给定作用和扰动作用的传递函数
2.6 信号流图
2.6.1 信号流图中的术语
2.6.2 信号流图的绘制
2.6.3 信号流图的性质
2.6.4 信号流图的基本简化法则
2.6.5 梅逊公式
2.7 用MATLAB求解线性微分方程和化简系统方框图
2.7.1 MATLAB中数学模型的表示
2.7.2 用MATLAB求解线性微分方程
2.7.3 MATLAB在系统方框图化简中的应用
小结
习题
第3章 自动控制系统的时域分析法
3.1 系统的典型输入信号
3.1.1 阶跃信号(位置信号)
3.1.2 斜坡信号(速度信号)
3.1.3 抛物线信号(加速度信号)
3.1.4 脉冲信号
3.1.5 正弦信号
3.2 一阶系统的动态响应
3.2.1 一阶系统的数学模型
3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应
3.3 二阶系统的阶跃响应
3.3.1 二阶系统的数学模型
3.3.2 二阶系统的阶跃响应
3.3.3 二阶系统暂态特性指标
3.3.4 二阶工程最佳参数
3.3.5 二阶系统性能的改善
3.4 高阶系统的时域分析
3.4.1 高阶系统单位阶跃响应特性
3.4.2 高阶系统的几个重要概念
3.5 控制系统的稳定性及代数稳定判据
3.5.1 稳定性的基本概念
3.5.2 线性定常系统稳定的充分必要条件
3.5.3 劳斯(Routh)稳定性判据
3.5.4 劳斯判据的应用
3.6 控制系统的稳态特性——稳态误差分析
3.6.1 稳态误差和控制系统类型
3.6.2 稳态误差系数和稳态误差的计算
3.6.3 动态误差系数
3.6.4 扰动稳态误差
3.6.5 减小稳态误差的方法
3.7 线性系统时域分析的MATLAB仿真方法
小结
习题
第4章 根轨迹法
第5章 自动控制系统的频域分析法
第6章 控制系统的校正及综合
第7章 线性离散系统的理论基础
第8章 非线性系统分析
附录A 常用时间函数的拉氏变换及Z变换对照表
参考文献　

图书信息1
自动控制原理　第3版  书号：33924ISBN：978-7-111-33924-3作者：孙炳达印次：3-2责编：贡克勤开本：16字数：404千字定价：34.0所属丛书：普通高等教育“十二五”规划教材 装订：平出版日期：2011-08-03线性系统的数学模型，控制系统的时域分析法，控制系统的根轨迹分析法，控制系统的频率特性分析法，频率校正法，非线性系统分析，线性离散控制系统的分析与综合图书目录前言 
第一章自动控制系统的基本概念1 
第一节自动控制的基本方式1 
第二节闭环控制系统的基本组成4 
第三节自动控制系统的分类6 
第四节对控制系统的基本要求7 
习题8 
第二章线性连续系统的数学模型10 
第一节动态微分方程的编写10 
?第二节非线性数学模型的线性化15 
第三节传递函数18 
第四节系统动态结构图25 
?第五节信号流程图34 
第六节脉冲响应函数38 
?第七节系统状态方程的描述38 
习题46 
第三章控制系统的时域分析法49 
第一节典型输入信号和时域性能指标49 
第二节一阶系统分析51 
第三节二阶系统分析55 
第四节高阶系统分析64 
第五节稳定性分析及代数判据66 
第六节稳态误差分析及计算70 
习题78 
第四章控制系统的根轨迹分析法82 
第一节根轨迹的基本概念82 
第二节绘制根轨迹的基本条件和 
基本规则83 
第三节系统根轨迹的绘制89 
第四节参量根轨迹90 
第五节系统性能的根轨迹分析92 
习题95 
第五章控制系统的频率特性分析法97 
第一节频率特性的基本概念97 
第二节频率特性的表示方法100 
第三节典型环节的频率特性101 
第四节系统开环频率特性绘制110 
第五节用频率法分析系统的稳定性115 
第六节用频率法分析系统的稳态性能122 
第七节用开环频率特性分析系统的 
动态性能124 
?第八节用闭环频率特性分析系统性能129 
第九节传递函数的实验求取132 
习题134 
第六章频率法校正138 
第一节频率法校正的基本概念138 
第二节串联超前校正139 
第三节串联滞后校正143 
第四节相位滞后?超前校正146 
?第五节期望串联校正151 
?第六节并联校正154 
第七节PID控制器158 
习题160 
第七章非线性系统分析162 
第一节控制系统中的典型非线性特性162 
第二节描述函数法164 
第三节用描述函数法分析非线性系统169 
第四节改善非线性系统性能的方法174 
?第五节相平面分析法178 
?第六节非线性系统的相平面分析183 
习题186 
第八章线性离散控制系统的 
分析与综合188 
第一节离散控制系统概述188 
第二节连续信号的采样与复现189 
第三节Z变换及Z反变换193 
第四节线性离散系统的数学模型197 
第五节离散控制系统稳定性分析202 
第六节离散控制系统的稳态误差分析204 
第七节离散控制系统的动态性能分析207 
第八节数字控制器的模拟化设计212 
第九节数字控制器的离散化设计215 
习题218 
?第九章MATLAB在自动控制 
原理中的应用220 
第一节MATLAB软件界面220 
第二节MATLAB程序基础222 
第三节Simulink操作简介228 
第四节线性控制系统仿真236 
第五节非线性控制系统仿真247 
第六节离散控制系统仿真249 
习题251 
附录253 
附表?1常用函数拉普拉斯变换表253 
附表?2拉普拉斯变换的主要定理254 
附表?3常用Z变换表254 
参考文献256
图书信息2
自动控制原理  书号：22089TISBN：978-7-111-22089-3作者：孟华印次：1-7责编：刘丽敏开本：16字数：0千字定价：36.0所属丛书：普通高等教育“十一五”国家级规划教材 装订：平出版日期：2011-06-13图书目录前言 
第1章 自动控制的基本概念 
第2章 控制系统数学模型的建立 
第3章 时域分析法 
第4章 根轨迹分析法 
第5章 频域分析法 
第6章 线性控制系统的校正 
第7章 离散控制系统 
第8章 非线性系统等 
附录 
参考文献
图书信息3
自动控制原理 非自动化类  书号：25844ISBN：978-7-111-25844-5作者：王万良印次：1-2责编：任正一开本：16字数：239千字定价：17.0所属丛书：普通高等教育电气工程与自动化类"十一五"规划教材 装订：平出版日期：2010-08-10图书目录序 
前言 
第1章 概念 
第2章 连续系统的数学模型 
第3章 时域分析方法 
第4章 频率法 
第5章 PID控制工程设计方法 
第6章 离散系统的分析方法 
第7章 非线性系统的描述函数法 
习题参考答案 
参考文献 

基本信息
书名：  自动控制原理自动控制原理
书号：7-113-08630
作者：张莲 等
定价：36.00元
出版日期：2008年6月
套系名称：高等院校电气信息类规划教材
出版单位：中国铁道出版社
内容简介
本书比较全面地覆盖了大学本科“自动控制理论”课程的主要内容，介绍分析和设计反馈控制系统的经典理论和应用方法。内容包括自动控制系统概述，控制系统的数学模型，自动控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频率特性法、控制系统的校正，非线性控制系统，离散控制系统的分析和综合等。在每章后面分别介绍了MATLAB在自动控制理论中的一些应用，以及如何利用计算机辅助设计方法解决自动控制领域的一些系统分析和设计问题。同时，每章末编有一定数量的习题，主要用以检验、理解基本概念，熟练分析和设计方法。[1]
图书目录
第1章  自动控制系统概述
第2章  控制系统的数学模型
第3章  时域分析法
第4章  根轨迹分析法
第5章  频率特性法
第6章  控制系统的校正
第7章  非线性控制系统
第8章  离散控制系统的分析和综合

图书信息
书号：9787302270485  
作者：满红、梁迎春、冀勇钢、孙淑娟等 
定价：29.8元
出版日期：2011-12-5
出版社：清华大学出版社
内容简介
本书从实际应用的角度出发，介绍了经典控制理论和现代控制理论的基本概念、分析方法及应用。书中包括了控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频率特性法、离散系统分析、非线性系统分析和自动控制理论综合等内容，强调的是物理概念和实际应用。
全书力求突出物理概念，尽量减少烦琐的数学推导，叙述深入浅出，通俗易懂，以大量例题形式介绍各种方法的实现过程，并结合当前报考研究生的需求，总结各类题型，从而达到抛砖引玉的效果。
本书力图以简明、实用为特色，以满足工程需要为宗旨。
本书可作为应用型本科自动化、机电一体化及相关专业的教学用书，也可作为报考研究生的参考教材，还可作为各类职业技术学院、专科学校、成人高校等相关专业的教材。
目录
上篇
第1章自动控制的一般概念
1.1自动控制的基本概念与方式
1.1.1自动控制的基本概念
1.1.2自动控制系统的基本控制方式
1.2自动控制系统的分类
1.3对控制系统性能的基本要求及评价
1.3.1对控制系统的基本要求
1.3.2对控制系统性能的评价
本章小结
习题
第2章控制系统的数学模型
2.1线性定常系统微分方程的建立及求解
2.1.1线性定常系统微分方程的建立
2.1.2线性定常系统微分方程的求解
2.2线性定常系统的传递函数
2.2.1传递函数的基本概念 
2.2.2传递函数的求解方法
2.2.3传递函数的性质
2.3控制系统的结构图及其等效变换
2.3.1结构图的组成和绘制
2.3.2结构图的等效变换及化简
2.3.3控制系统各类传递函数的确定方法
2.4控制系统的信号流图
2.4.1信号流图的基本概念
2.4.2信号流图的绘制
2.4.3梅森增益公式及其应用
本章小结
习题
第3章线性系统的时域分析法
3.1一阶系统的时域分析
3.1.1一阶系统描述
3.1.2其他典型输入信号的一阶系统输出响应
3.2二阶系统的时域分析
3.2.1二阶系统描述
3.2.2二阶欠阻尼系统的性能指标计算
3.3控制系统的稳定性分析
3.3.1稳定的基本概念
3.3.2劳斯稳定判据
3.4控制系统的稳态误差分析
3.4.1误差与稳态误差的关系
3.4.2控制系统类型
3.4.3给定信号作用下的稳态误差
本章小结
习题
第4章线性系统的根轨迹法
4.1根轨迹的基本概念
4.1.1根轨迹的概念
4.1.2根轨迹方程
4.2根轨迹绘制的基本法则
4.2.1绘制根轨迹的基本法则
4.2.2闭环系统零点、极点与时间响应性能的关系
本章小结
习题
第5章线性系统的频率特性法
5.1频率特性的概述
5.1.1频率特性的基本概念
5.1.2开环传递函数典型环节的分解
5.1.3系统典型环节与开环频率特性的对应关系
5.2典型环节及系统开环频率特性的绘制
5.2.1典型环节的极坐标图
5.2.2系统开环极坐标图的绘制
5.2.3典型环节的对数坐标图
5.2.4系统开环对数坐标图的绘制
5.3频率域线性系统的稳定性分析
5.3.1奈氏判据中的相关概念
5.3.2奈奎斯特稳定判据的简化描述
5.3.3奈奎斯特稳定判据在频率特性曲线上的应用
5.4频率域线性系统的相对稳定性分析
5.4.1幅值穿越频率和相位裕量
5.4.2相位穿越频率和幅值裕量
5.4.3开环对数幅频特性曲线与系统性能之间的关系
本章小结
习题
第6章线性离散系统的分析
6.1线性离散系统的概述
6.1.1线性离散系统的基本结构 
6.1.2线性离散系统的相关概念
6.2z变换理论
6.2.1z变换的描述
6.2.2z变换的求解方法
6.2.3z反变换
6.2.4z变换在求解差分方程中的应用
6.3离散系统的数学模型
6.3.1脉冲传递函数的定义
6.3.2脉冲传递函数的求解
6.3.3开环系统的脉冲传递函数
6.3.4闭环系统的脉冲传递函数
6.3.5脉冲传递函数与差分方程的相互转换
6.4离散系统的动态性能分析
6.5离散系统的稳定性分析
6.5.1z域内离散系统稳定的充分必要条件
6.5.2离散系统的劳斯稳定判据
6.6离散系统的稳态误差分析
6.6.1单位阶跃信号输入时系统的稳态误差
6.6.2单位斜坡信号输入时系统的稳态误差
6.6.3单位加速度信号输入时系统的稳态误差
本章小结
习题
第7章非线性系统分析
7.1非线性系统的基本概念
7.1.1非线性系统的数学描述
7.1.2非线性特性的分类
7.1.3非线性系统的特点
7.2非线性系统的描述函数分析法
7.2.1描述函数的基本概念
7.2.2求解非线性特性的描述函数
7.2.3用描述函数法分析非线性系统的稳定性
7.3非线性系统的相平面分析法
7.3.1相平面的基本概念
7.3.2绘制相轨迹
7.3.3用相平面法分析非线性系统
本章小结
习题
第8章线性系统的状态空间分析与综合
8.1线性系统的状态空间描述
8.1.1线性系统状态空间描述的基本概念
8.1.2线性定常系统状态空间表达式的建立方法
8.1.3线性定常系统状态方程的解
8.1.4状态空间表达式与系统传递函数矩阵的关系
8.2线性系统的可控性与可观性
8.2.1可控性与可观测性的基本概念
8.2.2线性定常系统可控性和可观性的判断方法
8.3线性定常系统的线性变换
8.3.1线性定常系统状态空间表达式的线性变换
8.3.2线性定常系统结构分解
8.4线性定常系统的反馈结构及状态观测器
8.4.1线性定常系统的反馈结构及其对系统特性的影响
8.4.2线性定常系统的极点配置
8.4.3全维状态观测器及其设计
8.5李雅普诺夫稳定性分析
8.5.1基本概念
8.5.2线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析
本章小结
习题
下篇
第9章自动控制理论的综合
9.1线性系统数学模型的建立方法
9.1.1原理描述
9.1.2举例说明数学模型的建立及求解方法
9.2线性系统时域分析法的应用
9.2.1由系统结构图或响应曲线确定传递函数或系统中的参数 
9.2.2确定系统的传递函数并分析稳定性和稳态误差等情况
9.2.3由开环传递函数确定主导极点与闭环系统动态特性的关系
9.2.4由状态反馈矩阵求解与时间t=0有关的系数矩阵A
9.3线性系统根轨迹法的应用
9.4线性系统频率特性法的应用
9.4.1线性系统频率特性法描述
9.4.2线性系统频率特性与传递函数的关系
9.5线性离散控制系统的设计及应用
9.6非线性系统的设计及应用
9.6.1用描述函数法分析非线性系统
9.6.2用相平面法分析非线性系统
9.6.3非线性系统性能分析
9.7状态空间法设计及应用
9.7.1确定状态空间表达式的相关问题
9.7.2给定状态空间表达式或传递函数确定相关问题
9.7.3设计状态反馈及状态反馈矩阵K
9.7.4已知状态空间表达式设计全维状态观测器
9.7.5线性离散系统的状态空间表达式求解及稳定性分析
9.8控制系统的综合校正与设计
9.8.1基础知识介绍
9.8.2由已知条件对系统进行校正实现
附录A
参考文献
部分章节
上篇第1章自动控制的一般概念本章将简要介绍有关自动控制的一般概念、自动控制系统的组成和分类、控制系统的性能指标等内容。1.1自动控制的基本概念与方式1.1.1自动控制的基本概念在现代科学技术的许多领域，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制就是指在没有人直接参与的情况下，控制装置或者控制器能够按照预先设定的规律使机器、设备或者生产过程（统称为被控对象）的某个工作状态或者参数（即控制量）自动地运行。例如，家用的全自动洗衣机、电冰箱、电暖气等都是常见的小型自动控制系统； 电阻炉温度控制系统可以按照给定的温度值自动地保持炉内温度恒定； 人造卫星可以准确地进入预定轨道运行并能被收回等，这些都体现出自动控制的优越性及特点。自动控制技术具有节省人力，提高系统控制精度，完成人工控制系统无法完成的工作等特点，广泛应用于工业、农业、交通、国防、宇航、社会等领域，自动控制已经成为现代社会生活中不可缺少的重要组成部分。下面举例说明自动控制的基本概念。例1-1恒压人工控制系统如图1-1所示。图1-1恒压人工控制系统此系统的控制任务是保持发电机输出电压U不变。在发电机转速n不变的情况下，发电机输出电压的大小受负载大小变化的影响； 调节电位器R的触点位置，可以改变发电机输出电压的大小。采用人工操纵，靠人眼观察电压表显示的数据变化，用手不断调节电位器触点位置，以保持发电机输出电压大小不变，显然，这种人工控制方式的控制实时性和精度都难以满足要求。例1-2恒压自动控制系统如图1-2所示。图1-2恒压自动控制系统给定参考电压为U0,将电压表测量出来的电压U和U0作比较，则放大器输入端电压为ΔU=U-U0,经过放大器调整执行电机SD两端电压大小，带动了电位器R触点的位置发生相应变化，继而调节发电机输出电压的大小。只要ΔU≠0，系统就开始自动调节直到发电机输出电压U和给定电压U0相等为止，这就实现了保持输出电压恒定的自动控制目的。采用自动控制方式来控制电压大小能使系统具有较高精度和达到实时性等要求。由上述可知，一个自动控制系统包括以下几个部分： ①被控对象； ②被控量； ③控制器； ④执行机构； ⑤给定量； ⑥检测装置。恒压自动控制系统中的被控对象是发电机，发电机的输出电压U是被控量，给定量是U0。为方便分析自动控制系统，一般采用结构框图来表示各个部件之间的结构关系。恒压自动控制系统的结构框图如图1-3所示。图1-3恒压自动控制系统结构框图从图1-3可以看出，恒压自动控制系统是典型的负反馈控制系统。在自动控制系统中负反馈系统是将被控量以负反馈的形式与给定量进行比较,并利用偏差来不断地消除其系统运行的偏差。因此，为了使所设计的自动控制系统满足工程实际的需要，必须研究系统的结构和参数与系统性能之间的关系，这也是自动控制原理的主要任务。1.1.2自动控制系统的基本控制方式控制系统的类型很多，它们的结构类型和所完成的任务各不相同。控制系统中最常见的两种控制方式是开环控制和闭环控制，这两种控制方式的组合就是复合控制方式。1. 开环控制如图1-4所示,控制器与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制，其显著的特点是给定一个输入量,就有一个输出量与之对应，输出量的改变不会对输入量发生影响。例1-3图1-5是直流电动机转速开环控制系统，对应的系统结构框图如图1-6所示。在此系统中，给定电压ug经放大后得到电枢电压ua，电枢电压ua对应电机转速n； 若改变ug可以得到不同的转速n，该系统只有输入量ug对输出量n的单向控制，输出量和输入量之间不存在反馈回路。图1-4开环控制系统图1-5直流电动机转速开环控制系统图1-6直流电动机转速开环控制系统结构框图开环控制方式的特点是结构简单、系统稳定性好、调试方便。但如果在控制过程中受到来自系统外部的各种扰动因素时，不能自动进行补偿，抗干扰性能差、控制精度较低，这就大大限制了它的应用范围。开环控制一般只能用于对控制性能要求不高的场合。2. 闭环控制图1-7闭环控制系统控制器与被控对象之间不但具有顺向作用，还有反向联系，即系统中存在着被控量对控制过程的影响，这种控制方式称为闭环控制。闭环控制常被称为反馈控制，相应的控制系统称为闭环（或反馈）控制系统，如图1-7所示。例1-4图1-8是直流电动机转速闭环控制系统，对应的系统结构框图如图1-9所示。其中测速发电机是速度检测元件，其作用是将直流电动机实际转速转换成与转速成比例的电压信号。图1-8直流电动机转速闭环控制系统图1-9直流电动机转速闭环控制系统结构框图假设系统现正在某一转速n状态下运行，若一旦受到某些干扰（如负载转矩突然增大）而引起转速下降时，系统就会自动地产生如下的调整过程： Mc↑→n↓→uf↓→ue（ue=ug-uf）↑→ua↑→n↑从上述例子可以看出，闭环控制系统的反馈原理就是将系统的被控量以负反馈的形式与给定量进行比较,并利用偏差来不断地消除其系统运行的偏差。因此，闭环控制系统具有如下的特点。（1） 抑制扰动能力强。能抑制内部或者外部扰动对系统的影响，可采用低成本元件构成高精度系统，与开环控制相比，对参数变化不敏感，并能获得满意的动态特性和控制精度，使得闭环控制系统在控制工程中得到了广泛的应用。（2） 系统结构复杂，增加了调试难度。引入反馈会增加系统的复杂性，如果闭环系统参数的选取不适当，系统可能会产生振荡，甚至失去稳定性而导致无法正常工作。这也是自动控制理论和系统设计必须解决的重要问题。1.2自动控制系统的分类自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。1. 按照描述系统性能的动态方程分按照描述系统性能的动态方程的不同，可分为线性系统和非线性系统。若一个元件的输入与输出特性是线性的，则称该元件为线性元件，否则称为非线性元件。若构成一个系统中的所有元件都是线性元件，则该系统称为线性系统； 若构成系统的元件中有一个或一个以上是非线性元件，则该系统称为非线性系统。1) 线性系统线性系统可用线性微分方程（或差分方程）描述，即其各项系数均与变量无关。(1) 线性定常连续系统微分方程式的一般形式为a0dndtnc(t)+a1dn-1dtn-1c(t)+…+an-1ddtc(t)+anc(t)=b0dmdtmr(t)+b1dm-1dtm-1r(t)+…+bm-1ddtr(t)+bmr(t)(1-1)式中，c(t)表示系统的被控量,r(t)表示系统的给定量。① 当系数a0,a1,…,an,b0,b1,…,bm是常数时,该系统称为线性定常系统，这类系统是本书主要讨论的对象。② 当系数a0,a1,…,an,b0,b1,…,bm随时间变化时,该系统称为线性时变系统。(2) 线性定常离散系统差分方程式的一般形式为a0c(k+n)+a1c(k+n-1)+…+an-1c(k+1)+anc(k)=b0r(k+m)+b1r(k+m-1)+…+bm-1r(k+1)+bmr(k)(1-2)式中,c(k)表示输出序列,r(k)表示输入序列，a0,a1,…,an,b0,b1,…,bm为常数。2) 非线性系统非线性系统可用非线性微分方程（或差分方程）描述。非线性微分方程（或差分方程）的特点是系数与变量有关,或者方程中含有变量及其导数的高次幂或乘积项。例如y¨(t)+y(t)y·(t)+y2(t)=r(t)y(t)=r(t)cos ωt(1-3)2. 按照系统中信号在传递过程中的特点分按照系统中信号在传递过程中的不同特点，可分为连续系统和离散系统。从系统中的信号来看，若系统各部分的信号都是时间t的连续函数，即整个过程中都是模拟信号，则称此系统为连续系统。若系统中有一处或者多处信号为时间t的离散函数，即此处信号变成脉冲信号或者数字信号，则称此系统为离散系统。计算机控制系统、采样系统均是离散系统，其表现形式如图1-10所示。图1-10计算机控制系统3. 按照系统输入信号的变化规律分按照系统输入信号的不同变化规律，可分为恒值系统、随动系统和程序控制系统。（1） 恒值系统该类系统的输入信号是一个常数。系统受到扰动后，被控量偏离理想值而出现偏差，利用偏差消除偏差可使被控量调整到给定值或接近给定值。上述的恒压控制系统、恒转速闭环控制系统均属于恒值系统。（2） 随动系统这类系统的输入信号是未知的时间函数，系统能使被控量准确、快速地跟踪输入信号的变化。随动系统又称伺服系统。火炮自动瞄准系统、船舶自动舵均属此类系统。（3） 程序控制系统这类系统的输入信号是已知的时间函数，并要求被控量随之变化。例如机械加工中的数控伺服系统及一些自动化生产线等都属于该类系统范畴。此外，根据系统控制元件的类型，还可分为机电控制系统、液压控制系统、气动系统以及生物系统等； 根据系统的功能作用，可分为温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统等。1.3对控制系统性能的基本要求及评价1.3.1对控制系统的基本要求自动控制理论是研究自动控制共同规律的一门学科。尽管自动控制系统有不同的类型，对每种系统也有不同的特殊要求。但总的说来，当各类系统在已知系统结构和参数的情况下，都是希望所设计的控制过程尽量接近理想的控制过程。因此，在工程上，对每一类系统的被控量随时间变化的全过程提出的基本要求都是一样的，可以归结为稳定性、快速性和准确性这三个方面，即稳、快、准，并用这三个方面来评价自动控制系统的总体精度和设计水平。1. 稳定性稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件,线性控制系统的稳定性是由系统的结构和参数决定的,与外界因素和初始条件无关。一个稳定的控制系统是指系统在受到外作用后，经过一段时间，其被控量可以达到某一个稳定状态，如图1-11所示； 如果被控量最终是发散的，则系统是不稳定的，如图1-12所示； 若被控量最终是等幅振荡的，即系统处于临界稳定状态，则系统也属于不稳定系统； 不稳定系统是无法正常工作的。图1-11稳定系统图1-12不稳定系统另外，在实际生产中使用的系统不但要求其运行稳定，还要求被控量围绕给定值摆动的幅度要尽量小以及摆动的次数尽量少，即系统平稳性好，这样才能使系统满足实际生产的要求。2. 快速性在实际控制系统中，由于受构成系统元件的特性（储能元件或惯性元件等）所限，当给定量变化时，被控量不可能立即跟随其变化，而是存在一定的时间延迟，这个过程被称为系统的动态过程（或称过渡过程），它反映了系统的被控量随时间变化的全过程。图1-13控制系统的快速性及稳态精度示意图快速性是用来表征过渡过程时间长短的指标，即从系统受到外作用r(t)开始到输出响应c(t)可以达到某种稳定状态之间的时间间隔ts，如图1-13所示，过渡过程越短，说明系统快速性越好。快速性表明了系统被控量c(t)对给定量r(t)响应快慢的程度，系统响应越快，说明系统的输出信号c(t)复现输入信号r(t)的能力越强。3. 准确性准确性是衡量系统稳态精度的重要性能指标，通常用输入信号 r(t)与输出响应c(t)的终值之间的差值 ess来表征，如图1-13所示。若系统的最终误差ess=0，则该系统称为无差系统，如图1-14所示； 否则称为有差系统，如图1-15所示。图1-14无差系统图1-15有差系统1.3.2对控制系统性能的评价衡量控制系统的稳、快、准等性能指标是否满足系统的设计要求必须有一定的参考标准，即需要控制系统性能的评价指标。控制系统性能的评价指标可分为动态性能指标和稳态性能指标，它们是用来衡量控制系统输出量随着时间变化的基本标准，因此要完成对控制系统性能的评价，首先需要了解系统的输入信号（即典型的外作用）及其解析表达式，再通过输入信号和输出信号之间的关系来分析系统的输出量随着时间变化的各种规律。1. 典型外作用一般地说，大多数控制系统输入信号都具有随机性，为便于用统一的方法研究和分析系统的性能，通常选用几种确定性的函数作为典型外作用。目前，在控制工程设计中常用的典型输入信号有： 阶跃函数、斜坡函数(又称速度函数)、加速度函数（又称抛物线函数）、单位脉冲函数和正弦函数，如表1-1所示。表1-1典型输入信号名称时域表达式复域表达式阶跃函数R·1(t),t≥0R/s斜坡函数R·t,t≥0R/s2加速度函数R·t2/2,t≥0R/s3单位脉冲函数δ(t),t≥01正弦函数Asin ωtAω/(s2+ω2)这些输入信号都是简单的时间函数，便于数学分析和实验研究。在这里只详细列出本篇常用的三种确定性函数： 阶跃函数、斜坡函数和正弦函数。1） 阶跃函数阶跃函数的数学表达式为f(t)=0,t<0R,t≥0(1-4)式(1-4)表示一个在t=0时刻出现幅值为R的阶跃函数，如图1-16(a)所示。例如，电网电压的突然接通，从0V增加到10V，便可视为此时该系统处于阶跃函数输入信号作用下。当R=1时，称f(t)为单位阶跃函数，记作1(t)。图1-16典型外作用(a) 阶跃函数； (b) 斜坡函数； (c) 正弦函数2） 斜坡函数斜坡函数的数学表达式为f(t)=0,t<0Rt,t≥0(1-5)式(1-5)表示一个从t=0时刻开始，出现以恒定速率R随时间变化的速度函数，如图1-16(b)所示。例如，雷达-高射炮防空系统，当雷达跟踪的目标以恒定速率飞行时，便可视为系统受到斜坡函数形式的外作用。当R=1时，称f(t)为单位斜坡函数，记作t·1(t)。3） 正弦函数正弦函数的数学表达式为f(t)=Asin(ωt+φ)(1-6)式中，A为正弦函数的振幅； ω为正弦函数的角频率； φ为初始相角。如图1-16(c)所示。

基本信息
作 者：李文秀 主编 
ISBN ：7810731777，9787810731775  自动控制原理[1]
出版日期：2001.07 
版次：1版 
开 本：16开 
装 帧：简装
页数：472
定价：￥37.00
内容简介
本书深入浅出地介绍了自动控制的基本概念、基本原理、及分析、设计控制系统的基本方法。主要包括控制系统的一般概念，控制系统的数学建模，线性控制系统的时域分析，根轨迹法，频率响应法和以域综合法为主的控制系统的校正与综合方法；分析非线性控制系统的相平面法、描述函数法和波波夫法；线性离散控制系统的分析与综合及线性系统的状态空间分析与综合法。每章均附有一定数量的习题。 
图书目录
第一章控制系统的一般概念
§1.1 引言
§1.2 开环控制与闭环控制
§1.3 自动控制系统的组成及对控制系统的要求
§1.4 控制系统的分类
习题
第二章控制系统的数学模型
§2.1 控制系统的运动方程式
§2.2 非线性运动方程的线性化
§2.3 传递函数
§2.4 控制系统的方框图及其化简
§2.5 控制系统的传递函数
§2.6 信号流图
§2.7 脉冲响应
习题
第三章控制系统的时域分析
§3.1 一阶系统的时域分析
§3.2 二阶系统的时域分析
§3.3 高阶系统的时域分析
§3.4 线性系统的稳定性及稳定判据
§3.5 控制系统的稳态误差
§3.6 复合控制的误差分析
习题
第四章根轨迹法
§4.1 根轨迹的一般概念
§4.2 绘制根轨迹的基本规则
§4.3 其它情况根轨迹的绘制
§4.4 控制系统性能的根轨迹分析
习题
第五章频率响应法
§5.1 引言
§5.2 频率响应
§5.3 频率响应的常用表示法
§5.4 典型环节的频率响应
§5.5 系统开环频率响应的绘制
§5.6 奈魁斯特稳定判据
§5.7 相角裕度和幅值裕度
§5.8 闭环频率响应和时域性能指标关系
§5.9 开环对数频率特性和闭环系统性能指标之间的关系
习题
第六章线性控制系统的校正与综合
§6.1 引言
§6.2 用频率响应法进行系统校正装置的综合法设计
§6.3 用频率响应法进行系统校正装置的分析法设计
§6.4 线性控制系统的根轨迹法校正与综合
§6.5 串联校正与反馈校正的比较
习题
第七章非线性控制系统的分析
§7.1 非线性控制系统概述
§7.2 描述函数法
§7.3 相平面法
§7.4 波波夫法
习题
第八章离散控制系统的分析
§8.1 基本概念
§8.2 z变换
§8.3 脉冲传递函数
§8.4 线性离散控制系统的分析
§8.5 线性离散控制系统的校正与综合
§8.6 最少拍随动系统的设计
习题
第九章线性系统的状态空间分析与综合
§9.1 线性系统的状态空间描述
§9.2 线性系统的运动分析
§9.3 线性系统的能控性与能观测性
§9.4 系统稳定性分析
§9.5 线性定常系统的综合
习题
参考文献