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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