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第一章 自动控制的基本原理1

1-1 引言1

1-2 自动控制系统的工作原理及其组成3

1-3 自动控制系统的分类6

一、按信号的传递路径来分6

二、按系统输入信号的变化规律不同来分8

三、按系统传输信号的性质来分8

四、按描述系统的数学模型不同来分9

习题10

第二章 控制系统的模型11

2-1 控制系统中常用的几种数学模型及其内在联系11

一、时间域中的数学模型——微分方程11

二、复数域中的数学模型——传递函数12

三、频率域中的数学模型——频率特性14

四、控制系统三种数学模型的内在联系15

2-2 典型环节及其数学模型17

2-3 控制系统的图模型——方块图25

2-4 控制系统图模型的另一种形式——信号流程图31

一、几个定义31

二、信流图的性质及运算法则32

三、控制系统的信号流程图32

四、梅逊公式33

习题二35

第三章 控制系统的时域分析41

3-1 概述41

3-2 控制系统的稳定性43

一、稳定的概念和定义43

二、劳斯稳定判据44

3-3 控制系统的稳态误差48

一、稳态误差48

二、动态误差系数52

三、由扰动引起的稳态误差54

四、提高系统稳态精度的方法55

3-4 控制系统的瞬态响应56

一、一阶系统的瞬态响应57

二、二阶系统的瞬态响应57

三、欠阻尼二阶系统参数ξ、ωu与性能指标的关系60

四、高阶系统的瞬态响应63

五、用数字计算机计算控制系统的响应66

习题三68

第四章 控制系统的复域分析——根轨迹法73

4-1 根轨迹法73

一、根轨迹的基本概念73

二、根轨迹的特性75

三、绘制根轨迹的步骤76

4-2 绘制根轨迹图的基本规则77

一、根轨迹的起点和终点77

二、根轨迹的分支数78

三、根轨迹的对称性78

四、根轨迹的渐近线78

五、根轨迹在实轴上的分布79

六、根轨迹在实轴上的分离点与会合点80

七、根轨迹的出射角与入射角85

八、根轨迹与虚轴的交点86

九、根轨迹的走向88

十、根轨迹上K1值的计算89

4-3 控制系统性能的复域分析94

一、基于根轨迹图的系统特性分析94

二、增加开环零、极点对系统性能的影响94

三、闭环零、极点对系统动态性能的影响96

习题四98

第五章 控制系统的频域分析102

5-1 频率特性102

5-2 频率特性的三种图示法103

一、典型环节的极坐标图103

二、对数坐标图108

三、最小相位系统116

四、对数幅-相图117

5-3 控制系统的稳定性分析118

一、奈魁斯特稳定性判据118

二、控制系统的相对稳定性125

三、对数坐标图与系统稳态误差128

5-4 闭环频率特性129

一、等M圆129

二、等N圆131

三、尼柯尔斯图线132

四、非单位反馈系统的闭环频率特性136

五、极坐标图、伯德图及对数幅-相图的关系137

5-5 频域性能指标与时域性能指标的关系138

一、闭环频域指标与时域指标之间的关系139

二、开环频域指标与时域指标之间的关系141

5-6 传递函数的实验确定法及频率特性的计算机求解143

一、传递函数的实验确定法143

二、用数字计算机求解系统的频率特性146

习题五147

第六章 控制系统的校正152

6-1 引言152

一、校正方式152

二、不同域中性能指标的表示方法及其相互转换153

6-2 频率域中的无源串联校正157

一、超前校正装置与超前校正158

二、迟后校正装置与迟后校正162

三、迟后-超前校正装置与迟后——超前校正166

6-3 频率域中的反馈校正169

一、比例反馈校正170

二、速度反馈校正171

三、速度微分反馈校正174

6-4 复合控制系统177

一、按输入作用进行补偿的复合控制系统177

二、具有扰动补偿的复合控制系统179

6-5 复数域中的无源串联校正180

一、根轨迹校正的基本思想180

二、串联超前校正181

三、串联迟后校正183

四、迟后——超前校正187

6-6 模拟PID调节器188

一、比例（P）调节器及其控制规律189

二、比例微分（PD）调节器及其控制规律191

三、比例积分（PI）调节器及其控制规律195

四、比例、积分、微分（PID）调节器及其控制规律197

习题六199

第七章 计算机控制系统209

7-1 概述209

7-2 计算机控制系统的硬件组成211

7-3 采样过程的数学处理215

一、采样开关的数学描述及特性216

二、保持器的频率特性220

7-4 Z变换222

一、Z变换的定义222

二、Z变换的基本性质223

三、Z变换的求法225

四、Z反变换的求法227

7-5 脉冲传递函数229

一、开环脉冲传递函数229

二、含有数字控制器的开环系统脉冲传递函数232

三、闭环脉冲传递函数234

7-6 离散控制系统的性能分析238

一、离散控制系统的稳定性238

二、离散控制系统过渡过程的分析241

三、离散控制系统的稳态误差245

7-7 数字控制器的直接设计249

一、在伯德图上设计数字控制器D（z）249

二、在根轨迹图上设计数字控制器D（z）257

7-8 数字控制器的连续域——离散化设计方法260

一、采样保持器的处理261

二、模拟调节器D（s）的离散化方法261

7-9 数字PID调节器267

一、位置式式数字PID控制器267

二、增量式数字PID控制器269

三、PID参数的整定271

习题七274

第八章 专家系统初步及在控制中的应用283

8-1 人工智能283

一、智能与人工智能283

二、人工智能的研究方法285

8-2 专家系统288

一、专家系统的定义289

二、专家系统的结构289

三、专家系统的应用及分类291

8-3 产生式系统294

一、人工智能中的“知识表达”技术294

二、产生式专家系统的组成及冲突解决策略301

三、产生式系统的优缺点及其发展302

8-4 产生式专家系统示例303

8-5 产生式系统在工程控制中的应用308

一、控制对象情况介绍与特性分析309

二、温度控制的产生式系统310

习题八312