自動控制原理(2017年機械工業出版社出版的圖書)

成書過程

編寫背景

自動控制技術在工業、農業、交通、環境、軍事、生物、醫學、經濟、金融和社會各個領域中都起著重要的作用。自動控制理論是研究自動控制的基本理論和自動控制共同規律的技術科學。自動控制原理主要講述自動控制的基本理論和分析、設計控制系統的基本方法。自動控制原理已成為許多學科的專業基礎課程或是核心課程，對掌握和理解自動控制技術及其套用有著重要的作用。

編寫情況

該書是課程組在總結教學和科研經驗的基礎上，結合中國國內外控制理論發展及套用情況，參考中國國內外眾多經典教材、著作，經反覆研討編寫而成。

該書由鄒見效任主編，李焱駿、李瑞、吳小娟、凡時財參編。秦剛、林曉雯、黃康、宋應、鄭海潮、孟令榜、葉倩文參與了該書的資料整理工作。

出版工作

2017年2月20日，《自動控制原理》由機械工業出版社出版發行。

出版工作人員

策劃編輯	責任編輯	責任校對	封面設計	責任印製
吉玲	吉玲、王榮、劉麗敏	樊鐘英	張靜	李洋

內容簡介

該書分為9章。第1~8章較為系統地介紹了經典控制理論，包含控制系統的數學模型的建立與分析，圍繞系統的穩定性、動態性能和穩態性能，從時域、頻域、根軌跡等不同角度，進行系統分析與設計的方法的介紹。第9章介紹了現代控制理論的狀態空間分析法。該書每章後一節，引入對應知識點的MATLAB仿真指令，加強讀者對基於使用MATLAB工具進行系統分析、設計與仿真的理解與掌握。

教材目錄

前言

第1章緒論

1.1自動控制技術及其套用

1.2自動控制系統的一般概念

1.2.1自動控制的基本原理

1.2.2自動控制系統的組成

1.3自動控制系統的基本控制方式

1.3.1開環控制系統

1.3.2閉環控制系統

1.3.3複合控制系統

1.4自動控制系統的分類

1.4.1按系統輸入信號形式劃分

1.4.2按系統微分方程形式劃分

1.4.3按系統參數與時間的關係劃分

1.4.4按系統信號形式劃分

1.4.5按系統控制作用點個數劃分

1.5自動控制理論發展簡史

1.6自動控制系統的基本要求

1.6.1穩定性

1.6.2暫態性能

1.6.3穩態性能

1.7自動控制系統分析與設計工具

1.8全書章節結構

習題

第2章系統的數學模型

2.1系統的微分方程

2.1.1電路系統

2.1.2機電系統

2.1.3機械系統

2.1.4非線性方程的線性化

2.2傳遞函式

2.2.1拉普拉斯變換

2.2.2傳遞函式的定義

自動控制原理目錄2.3框圖模型

2.3.1框圖的構成及繪製

2.3.2框圖的變換規則

2.4信號流圖模型

2.4.1信號流圖的繪製

2.4.2梅森增益公式

2.4.3閉環系統的傳遞函式

2.5控制系統建模的MATLAB方法

習題

第3章線性系統的時域分析法

3.1時域分析的基礎

3.1.1典型輸入信號

3.1.2系統的動態性能指標

3.2一階系統的時域分析

3.2.1一階系統的數學模型

3.2.2單位階躍回響

3.2.3單位脈衝回響

3.2.4單位斜坡回響

3.3二階系統的時域分析

3.3.1二階系統的數學模型

3.3.2二階系統的單位階躍回響

3.3.3欠阻尼二階系統的動態過程分析

3.4高階系統的時域回響

3.4.1高階系統的單位階躍回響

3.4.2高階系統的二階近似

3.5線性系統的穩定性分析

3.5.1穩定的概念

3.5.2系統的穩定性判據

3.6線性系統的穩態誤差計算

3.6.1計算穩態誤差的一般方法

3.6.2系統類型及靜態誤差係數法

3.6.3動態誤差係數法

3.6.4擾動作用下的穩態誤差

3.6.5減小和消除穩態誤差的措施

3.7基於MATLAB的時域分析

習題

第4章線性系統的根軌跡法

4.1根軌跡的基本概念

4.2根軌跡方程

4.3根軌跡的繪製與動態特性

4.3.1繪製根軌跡的基本法則

4.3.2根軌跡與系統的動態特性

4.4廣義根軌跡法

4.4.1參數根軌跡

4.4.2零度根軌跡

4.5基於MATLAB的根軌跡分析

習題

第5章頻域分析法

5.1頻率特性概述

5.1.1線性系統在正弦信號作用下的穩態輸出

5.1.2線性系統的頻率特性

5.1.3頻率特性的幾何表示方法

5.1.4系統頻率特性與典型環節頻率特性的關係

5.2Nyquist圖的繪製

5.2.1比例環節

5.2.2積分環節

5.2.3慣性環節

5.2.4振盪環節

5.2.5微分環節

5.2.6一階微分環節

5.2.7二階微分環節

5.2.8延遲環節

5.2.9系統Nyquist圖繪製舉例

5.3Bode圖的繪製

5.3.1比例環節

5.3.2積分環節

5.3.3微分環節

5.3.4慣性環節

5.3.5一階微分環節

5.3.6振盪環節

5.3.7二階微分環節

5.3.8延時環節

5.3.9系統Bode圖的繪製方法

5.3.10最小相位系統的Bode圖

5.4Nyquist穩定判據及其擴展

5.4.1穩定判據分析對象函式

5.4.2輻角定理

5.4.3Nyquist穩定判據

5.4.4Nyquist穩定判據擴展

5.5系統的相對穩定性和穩定裕度

5.5.1相位裕度

5.5.2幅值裕度

5.6頻域指標與系統性能的關係

5.6.1閉環頻率特性

5.6.2頻域指標與系統性能的關係

5.7MATLAB的頻域分析套用

習題

第6章控制系統的校正

6.1校正問題的提出和一般方法

6.1.1校正問題的提出

6.1.2校正的一般方法

6.1.3基於頻域分析法的校正思想

6.2PID控制器簡述

6.2.1比例控制器

6.2.2比例微分控制器

6.2.3積分控制器

6.2.4比例積分控制器

6.2.5比例積分微分控制器

6.3串聯超前校正

6.3.1超前校正元件特性

6.3.2超前校正元件設計

6.3.3串聯超前校正對系統的影響

6.4串聯滯後校正

6.4.1滯後校正元件特性

6.4.2滯後校正元件設計

6.4.3串聯滯後校正對系統的影響

6.5串聯滯後超前校正

6.6MATLAB在系統校正中的套用

習題

第7章線性離散系統分析

7.1線性離散系統的基本概念

7.2信號的採樣與保持

7.2.1採樣過程

7.2.2信號保持

7.3z變換

7.3.1z變換定義

7.3.2z變換方法

7.3.3z逆變換方法

7.3.4脈衝傳遞函式

7.3.5線性離散系統的開環脈衝傳遞函式

7.3.6z變換法的局限性

7.4離散系統的穩定性分析

7.4.1離散系統穩定的充分必要條件

7.4.2勞斯穩定判據

7.4.3線性離散系統的時域分析

7.4.4線性離散系統的穩態誤差

7.5基於MATLAB的線性離散系統分析

習題

第8章非線性控制系統分析

8.1非線性控制系統概述

8.1.1典型非線性環節

8.1.2非線性系統特徵

8.1.3非線性系統分析方法

8.2描述函式法

8.2.1描述函式定義

8.2.2典型非線性特性的描述函式

8.2.3非線性特性描述函式簡化

8.2.4描述函式法套用條件

8.2.5套用描述函式分析非線性系統

8.3相平面法

8.3.1相平面法概念

8.3.2相軌跡繪製方法

8.3.3奇點

8.3.4非線性系統相平面分析

8.4非線性控制系統MATLAB設計

習題

第9章線性系統的狀態空間分析

9.1線性系統狀態空間描述

9.1.1系統狀態空間描述的基本概念

9.1.2狀態空間表達式的建立

9.1.3狀態空間表達式的線性變換

9.1.4從狀態空間表達式求傳遞函式陣

9.1.5狀態空間表達式解

9.1.6線性離散時間系統狀態空間表達式建立及其解

9.2線性系統的能控性和能觀性

9.2.1線性定常連續系統的能控性與能觀性

9.2.2線性定常離散系統的能控性與能觀性

9.2.3線性定常系統能控性與能觀性的對偶關係

9.2.4線性定常系統的能控標準型和能觀標準型

9.2.5線性定常系統的結構分解

9.3線性定常系統反饋及狀態觀測器

9.3.1線性反饋控制系統的基本結構及其特性

9.3.2極點配置

9.3.3全維狀態觀測器

9.4李雅普諾夫穩定性方法

9.4.1李雅普諾夫穩定性定義

9.4.2李雅普諾夫第一法

9.4.3李雅普諾夫第二法

9.4.4線性定常系統的李雅普諾夫穩定性分析

9.5基於MATLAB的狀態空間分析

習題

附錄

附錄A常用函式的拉普拉斯變換表和z變換表

附錄B本書常用MATLAB命令及工具

參考文獻

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

課程資源

《自動控制原理》有配套的同名慕課——“自動控制原理”。

課程名稱	建設院校	授課平台	授課教師
自動控制原理	電子科技大學	中國大學MOOC	鄒見效、凡時財、李瑞、吳小娟、李焱駿

《自動控制原理》提供配套的電子課件及相關仿真程式。

資源列表

JD_55657《自動控制原理》_鄒見效（習題解答）（習題答案）

KJ_55657《自動控制原理》鄒見效（電子課件）.zip（PPT課件）

教材特色

理論系統性。在有限的學時數內，保持所闡述的控制基本理論的系統性和完整性。同時，在不影響理論闡述的基礎上，精簡了傳統自動控制原理教材中過於繁複的數學推導和證明。
工程實用性。通過工程套用實例引出要闡述的概念、理論和方法，強調控制對象的物理背景和物理概念，突出分析和設計方法的工程實用性。通過增加工程套用背景較強的典型例題和習題，激發讀者的興趣。
闡述簡潔性。在寫作風格上，做到言簡意賅、內容精煉、重點突出，避免大篇幅的敘述性內容，壓縮各章節的篇幅，同時注重基本概念的準確性和完整性。
MATLAB工具的套用。每章最後一節簡單介紹對應知識點的MATLAB仿真指令，加強讀者對理論和方法的理解與掌握。同時，通過引入系統性的實例介紹了基於MATLAB的系統分析、設計與仿真。

自動控制原理(2017年機械工業出版社出版的圖書)

基本介紹