自动控制原理.第3版《自动控制原理（第3版）》是一本非常实用且有趣的专业书籍呢！这门学科就像是一个超级智慧的大脑，指挥着各种各样的系统有条不紊地运行。
自动控制原理在现代科技中那可是无处不在。
比如说，在智能家居系统里，它就像是一个贴心的小管家。
你想啊，当你下班回家，一打开门，屋里的灯光自动调整到最舒适的亮度，空调也根据室内外温度自动设置到合适的温度，这背后可都是自动控制原理在起作用呢。
在工业领域，它的作用更是巨大。
想象一下那些大型的生产流水线，无数的机器在不停地运转。
自动控制原理就像是一个严厉又智慧的指挥官，精确地控制着每个环节的速度、力度和精度。
就像汽车制造工厂里，从零件的加工、组装，到最后的整车检测，每一步都离不开自动控制原理的精准控制，这样才能保证生产出来的汽车质量可靠。
从理论上来说，自动控制原理涉及到很多复杂的概念。
像是反馈，这就好比是一个人在做事情的时候，旁边有个小伙伴一直在告诉他做得对不对，应该怎么改进。
在控制系统里，反馈就是把输出的一部分再送回到输入端，这样系统就能根据反馈的信息来调整自己的行为啦。
还有传递函数，这就像是每个控制系统的身份证一样，通过它可以清楚地了解系统的特性，知道输入和输出之间的关系。
再讲讲稳定性吧。
这可是自动控制原理里的一个关键概念。
一个稳定的控制系统就像一艘在大海里平稳航行的船，不管遇到多大的风浪（外部干扰），都能够保持自己的航向（稳定的输出）。
如果一个控制系统不稳定，那就像一个喝醉了酒的人，走起路来东倒西歪，根本无法正常工作。
学习《自动控制原理（第3版）》，就像是在探索一个充满神秘和惊喜的科技王国。
书中会有很多实际的案例和生动的解释，帮助我们更好地理解这些抽象的概念。
它就像一位耐心的老师，一步一步地引导我们走进自动控制的奇妙世界。
而且，掌握了自动控制原理，就像是拥有了一把打开很多高科技大门的钥匙。
在航空航天领域，它能确保飞机在空中平稳飞行，卫星在轨道上准确运行；在医疗设备方面，像心脏起搏器等设备的精准工作也离不开它。
目 录第1章 引论 (1)1.1 自动控制系统的一般概念 (1)1.2 开环控制和闭环控制 (4)1.2.1 开环控制 (4)1.2.2 闭环控制 (4)1.2.3 闭环控制系统的基本组成 (6)1.3 自动控制系统的类型 (6)1.3.1 按信号流向划分 (6)1.3.2 按输入信号变化规律划分 (7)1.3.3 线性系统和非线性系统 (7)1.3.4 定常系统和时变系统 (8)1.3.5 连续系统和离散系统 (8)1.3.6 单输入单输出系统与多输入多输出系统 (9)1.4 控制系统性能的基本要求和本课程的主要任务 (9)1.4.1 控制系统性能的基本要求 (9)1.4.2 本课程的主要任务 (10)1.5 自动控制系统实例 (11)1.5.1 烘烤炉温度控制系统 (11)1.5.2 传动控制系统 (12)本章小结 (13)习题 (13)第2章 线性系统的数学模型 (15)2.1 线性系统的时域数学模型——微分方程 (15)2.1.1 列写系统微分方程的一般方法 (15)2.1.2 线性系统的特点 (16)2.1.3 线性定常微分方程求解 (16)2.1.4 运动的模态 (17)2.2 非线性数学模型的线性化 (18)2.3 线性系统的复域数学模型——传递函数 (19)2.3.1 传递函数的定义 (19)2.3.2 传递函数的性质 (20)2.3.3 传递函数的零点和极点 (20)2.3.4 典型环节的传递函数 (21)2.4 结构图 (23)2.4.1 结构图的组成和绘制 (23)2.4.2 结构图的等效变换和简化 (24)2.5 信号流图和梅逊增益公式的应用 (27)2.5.1 信号流图的术语和性质 (28)2.5.2 信号流图的绘制 (28)2.5.3 信号流图的简化 (30)2.5.4 信号流图的梅逊增益公式 (31)2.6 MATLAB中数学模型的表示 (33)2.6.1 传递函数 (33)2.6.2 控制系统的结构图模型 (33)2.6.3 控制系统的零极点模型 (33)本章小结 (34)习题 (34)第3章 控制系统的时域分析 (38)3.1 控制系统的时域响应及其性能指标 (38)3.1.1 时域响应 (38)3.1.2 稳态性能指标 (39)3.1.3 动态性能指标 (39)3.2 典型输入信号 (40)3.2.1 阶跃函数 (41)3.2.2 斜坡函数 (41)3.2.3 抛物线函数 (41)3.2.4 脉冲函数 (42)3.2.5 正弦函数 (42)自动控制原理·VI ··VI ·3.3 一阶系统的时域响应 (43)3.3.1 一阶系统数学模型....................43 3.3.2 一阶系统的单位阶跃响应........44 3.3.3 一阶系统的单位脉冲响应........46 3.3.4 一阶系统的单位斜坡响应........47 3.4 二阶系统的时域响应 (48)3.4.1 二阶系统的数学模型................48 3.4.2 二阶系统的单位阶跃响应........49 3.4.3 二阶系统的阶跃响应的性能指标....................................53 3.4.4 二阶系统的动态校正................56 3.5 高阶系统的时域响应 (60)3.5.1 高阶系统的时域响应................60 3.5.2 闭环主导极点............................61 3.5.3 零极点对阶跃响应的影响........63 3.6 线性定常系统的稳定性.. (65)3.6.1 稳定性的概念............................65 3.6.2 线性定常系统稳定的充分必要条件....................................66 3.6.3 劳斯稳定判据............................67 3.6.4 赫尔维茨判据............................72 3.6.5 控制系统参数对稳定性的影响........................................73 3.6.6 相对稳定性和稳定裕量............75 3.7 控制系统的稳态误差 (76)3.7.1 误差及稳态误差........................76 3.7.2 系统类型....................................77 3.7.3 应用静态误差系数计算给定信号作用下的稳态误差........78 3.7.4 扰动信号作用下的稳态误差与系统结构的关系....................82 3.7.5 提高系统稳态精度的方法........85 3.8 用MATLAB 和Simulink 进行瞬态响应分析........................................85 3.8.1 用MATLAB 求系统的脉冲响应....................................85 3.8.2 用MATLAB 求系统的阶跃响应 (86)3.8.3 用MATLAB 求系统的斜坡响应...................................88 3.8.4 任意函数作用下系统的响应.......................................89 3.8.5 Simulink 中的时域响应举例 (92)本章小结........................................................95 习题. (96)第4章 根轨迹法 (100)4.1 根轨迹的基本概念 (100)4.1.1 根轨迹概念.............................100 4.1.2 根轨迹方程.............................101 4.2 根轨迹绘制的基本法则.. (102)4.2.1 绘制根轨迹的基本法则.........103 4.2.2 根轨迹绘制举例.....................109 4.3 广义根轨迹.. (114)4.3.1 参数根轨迹.............................114 4.3.2 零度根轨迹.............................115 4.4 控制系统的根轨迹法分析.. (118)4.4.1 控制系统的稳定性分析.........118 4.4.2 控制系统的暂态性能分析.....119 4.4.3 系统的稳态性能分析.............121 4.4.4 利用MATLAB 绘制系统的根轨迹 (122)本章小结......................................................122 习题.. (123)第5章 控制系统的频域分析法 (126)5.1 频率特性 (127)5.1.1 频率特性的基本概念.............127 5.1.2 频率特性的求取.....................131 5.1.3 频率特性的几何表示法.........132 5.1.4 开环系统的典型环节分解.....133 5.2 控制系统的对数频率特性图. (134)5.2.1 典型环节的Bode 图...............134 5.2.2 开环系统的对数频率特性图(Bode 图) (141)目 录·VII ··VII ·5.2.3 最小相位和非最小相位系统 (144)5.3 控制系统的极坐标图 (146)5.3.1 典型环节的极坐标图..............146 5.3.2 开环系统的极坐标图..............151 5.4 奈奎斯特稳定判据.. (154)5.4.1 幅角原理..................................155 5.4.2 奈奎斯特稳定判据..................157 5.5 控制系统的相对稳定性 (162)5.5.1 增益裕量..................................163 5.5.2 相角裕度..................................163 5.5.3 相对稳定性与对数幅频特性中频段关系 (164)5.6 闭环系统的频率特性 (166)5.6.1 闭环频率特性..........................166 5.6.2 等M 圆....................................167 5.6.3 等N 圆.....................................168 5.6.4 等M 圆和等N 圆的应用........169 5.6.5 尼柯尔斯图..............................169 5.7 用频率特性分析系统品质.. (171)5.7.1 闭环频域指标与时域指标的关系..............................171 5.7.2 开环频率特性与时域响应的关系......................................176 5.7.3 开环频域指标和闭环频域指标的关系 (178)5.8 传递函数的实验确定.........................179 5.9 MATLAB 频域特性分析.. (181)5.9.1 用MATLAB 绘制对数频率特性图..............................182 5.9.2 用MATLAB 绘制极坐标图 (183)本章小结......................................................184 习题.. (185)第6章 控制系统的校正 (191)6.1 概述 (191)6.1.1 系统的性能指标......................191 6.1.2 系统的校正方法. (194)6.2 线性系统的基本控制规律 (196)6.2.1 比例(P)控制作用.....................196 6.2.2 比例微分(PD)控制作用..........197 6.2.3 积分(I)控制作用.....................198 6.2.4 比例积分微分(PID)控制作用 (199)6.3 校正装置及其特性 (200)6.3.1 超前校正装置.........................201 6.3.2 滞后校正装置.........................203 6.3.3 滞后-超前校正装置...............206 6.4 频率法进行串联校正. (207)6.4.1 频率法的串联超前校正.........208 6.4.2 频率法的串联滞后校正.........211 6.4.3 频率法的串联滞后-超前校正.........................................213 6.4.4 按期望特性对系统进行串联校正 (216)6.5 反馈校正 (220)6.5.1 反馈校正的原理与特点.........220 6.5.2 综合法反馈校正.....................223 6.6 复合校正 (226)6.6.1 复合校正的基本概念.............226 6.6.2 按扰动补偿的复合校正.........226 6.6.3 按输入补偿的复合校正.........228 6.7 基于MATLAB 和Simulink 的线性控制系统校正.............................229 6.7.1 相位超前校正.........................229 6.7.2 相位滞后校正.........................231 6.7.3 Simulink 下的系统校正..........234 本章小结......................................................236 习题.. (237)第7章 非线性控制系统分析 (240)7.1 非线性系统概述 (240)7.1.1 常见非线性特性.....................241 7.1.2 非线性系统的特点.................245 7.1.3 非线性系统的分析与设计方法 (247)7.2 相平面法 (247)自动控制原理·VIII·.VIII.7.2.1 相平面的基本概念 (248)7.2.2 相轨迹的绘制 (249)7.3 二阶系统的相轨迹 (252)7.3.1 二阶线性系统的相轨迹 (252)7.3.2 奇点 (252)7.3.3 奇线 (254)7.3.4 非线性系统的相平面分析 (255)7.4 描述函数法 (261)7.4.1 描述函数定义 (261)7.4.2 描述函数的计算 (263)7.4.3 非线性系统的描述函数分析 (269)7.5 基于Simulink的非线性系统分析 (273)本章小结 (276)习题 (277)第8章 线性离散系统分析 (281)8.1 离散系统概述 (281)8.1.1 采样控制系统 (281)8.1.2 数字控制系统 (283)8.1.3 离散控制系统的特点 (283)8.2 信号的采样与复现 (283)8.2.1 采样过程 (284)8.2.2 采样定理 (285)8.2.3 零阶保持器 (287)8.3 z变换 (289)8.3.1 z变换定义 (289)8.3.2 z变换性质 (294)8.3.3 z反变换 (297)8.4 离散系统的数学模型 (299)8.4.1 线性常系数差分方程 (299)8.4.2 差分方程求解 (299)8.4.3 脉冲传递函数 (301)8.4.4 开环系统脉冲传递函数 (303)8.4.5 闭环系统脉冲传递函数 (305)8.5 离散系统的性能分析 (307)8.5.1 离散系统的稳定性分析 (308)8.5.2 离散系统的稳定性判据 (308)8.5.3 采样周期与开环增益对稳定性的影响 (310)8.5.4 离散系统的稳态误差 (311)8.5.5 闭环极点与瞬态响应的关系 (313)8.6 MATLAB在采样系统中的应用 (316)8.6.1 连续系统的离散化 (316)8.6.2 求离散系统响应 (317)本章小结 (318)习题 (318)附录A MATLAB和Simulink简介 (322)附录B 控制理论术语中英文对照表 (325)参考文献 (337)。
