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第1章 自动控制系统的概述 1

1.1 引言 1

1.2 开环控制和闭环控制 2

1.2.1 开环控制 2

1.2.2 闭环控制 3

1.3 自动控制系统的分类 6

1.3.1 按给定信号的形式 6

1.3.2 按系统是否满足叠加原理分类 6

1.3.3 按系统参数是否随时间变化分类 7

1.3.4 按信号传递的形式分类 7

1.4 对自动控制系统性能的要求 7

小结 9

习题 9

第2章 自动控制系统的数学模型 11

2.1 数学模型简介 11

2.1.1 微分方程式 11

2.1.2 传递函数 13

2.1.3 框图 15

2.2 典型环节的传递函数和功能框图 15

2.2.1 比例环节 16

2.2.2 积分环节 17

2.2.3 理想微分环节 18

2.2.4 惯性环节 19

2.2.5 比例微分环节 21

2.2.6 振荡环节 21

2.2.7 延迟环节 23

2.3 自动控制系统的框图 24

2.3.1 系统框图的画法 24

2.3.2 系统框图的物理含义 25

2.3.3 框图的等效变换 26

2.4 系统闭环传递函数的求取 30

2.4.1 自动控制系统闭环传递函数的求取 30

2.4.2 梅森公式 31

小结 32

习题 33

第3章 时域分析法 36

3.1 典型输入信号和时域性能指标 36

3.1.1 典型输入信号 36

3.1.2 系统的动态性能指标 38

3.2 控制系统的稳定性分析 40

3.2.1 系统稳定性的概念和稳定的充分必要条件 40

3.2.2 代数稳定判据 41

3.2.3 代数判据的应用 42

3.3 控制系统的动态性能分析 43

3.3.1 一阶系统的动态响应分析 44

3.3.2 二阶系统的动态响应分析 46

3.3.3 二阶系统的动态性能指标 48

3.3.4 高阶系统的动态响应分析 54

3.4 控制系统的稳态误差分析 55

3.4.1 系统稳态误差的概念 55

3.4.2 系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系 57

3.4.3 系统稳态误差与输入信号间的关系 58

3.4.4 自动控制系统稳态性能分析举例 60

小结 64

习题 64

第4章 频率分析法 69

4.1 频率特性的基本概念 69

4.1.1 频率特性的概念 69

4.1.2 频率特性的图示方法 71

4.2 典型环节的对数频率特性 74

4.2.1 比例环节 74

4.2.2 积分环节 75

4.2.3 理想微分环节 76

4.2.4 惯性环节 77

4.2.5 比例微分环节 79

4.2.6 振荡环节 80

4.3 系统的开环对数频率特性 82

小结 85

习题 86

第5章 自动控制系统的校正 89

5.1 校正的基本概念 89

5.1.1 校正的概念 89

5.1.2 校正的方式 89

5.1.3 校正装置 90

5.2 串联校正 91

5.2.1 三频段对系统性能的影响 91

5.2.2 串联校正方法 91

5.3 反馈校正 99

5.3.1 反馈校正的方式 99

5.3.2 反馈校正的作用 100

5.4 复合校正 101

5.4.1 按输入补偿的复合校正 101

5.4.2 按扰动补偿的复合校正 101

小结 102

习题 102

第6章 直流调速系统 105

6.1 转速负反馈晶闸管直流调速系统 105

6.1.1 系统的组成 105

6.1.2 系统的框图 109

6.1.3 系统的自动调节过程 109

6.1.4 系统的性能分析 110

6.2 速度和电流双闭环直流调速系统 111

6.2.1 双闭环调速系统的组成 111

6.2.2 系统框图 112

6.2.3 双闭环调速系统的工作原理和自动调节过程 113

6.2.4 系统性能分析 114

6.2.5 双闭环调速系统的优点 115

6.2.6 给定积分器的应用 116

6.3 双极晶体管脉宽调制控制的直流调速系统 116

6.3.1 双极晶体管（BJT）-脉宽调制（PWM）型直流调压电路 116

6.3.2 由专用集成电路控制的BJT-PWM直流调速系统 120

6.3.3 BJT-PWM控制系统的特点 122

6.4 晶闸管可逆直流调速系统 122

6.4.1 电枢可逆线路 122

6.4.2 可逆拖动的四种工作状态 123

6.5 转速、电流双闭环数字式直流调速系统 124

6.5.1 数字式直流调速系统的组成 124

6.5.2 数字式直流调速系统的软件功能 124

6.5.3 数字式直流调速系统的硬件组成 125

小结 126

习题 127

第7章 位置随动系统 131

7.1 位置随动系统概述 131

7.1.1 随动系统的定义 131

7.1.2 随动系统的应用 131

7.1.3 位置随动系统的组成 132

7.1.4 位置随动系统的特点 133

7.2 位置信号的检测及执行电机 133

7.2.1 感应同步器 133

7.2.2 角位移检测元件 134

7.2.3 直流伺服电动机的基本结构、工作原理与工作特性 137

7.2.4 交流伺服电动机的基本结构、工作原理和工作特性 139

7.3 交流位置随动系统 141

7.3.1 系统的组成 141

7.3.2 系统的组成框图 144

7.3.3 系统的工作原理 144

7.3.4 系统框图 145

7.3.5 位置随动系统性能分析 146

7.4 直流位置随动系统 147

7.4.1 系统的组成 148

7.4.2 专用集成控制芯片的工作原理 148

7.4.3 微机控制的由L290／1／2芯片组成的直流位置随动系统的工作原理 151

7.5 数控机床的伺服系统 152

7.5.1 数控机床伺服系统原理 153

7.5.2 数控机床伺服系统性能分析 154

小结 155

习题 156

第8章 交流调速系统 157

8.1 交流调速的基本类型 157

8.2 变频调速的构成及基本要求 158

8.2.1 变频调速的组成 158

8.2.2 变频调速的基本要求 159

8.3 变频器的分类和特点 161

8.3.1 间接变频装置构成及控制方式 162

8.3.2 电压源和电流源变频器 163

8.3.3 交-直-交电压源变频器工作原理 164

8.4 正弦波脉宽调制变频器 168

8.4.1 SPWM变频器工作原理 168

8.4.2 工作原理 169

8.4.3 对脉宽调制的制约条件 171

8.4.4 SPWM变频器的同步调制和异步调制 171

8.5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 173

8.6 转速闭环转差频率控制的变频调速系统 178

8.6.1 转差频率控制的基本概念 178

8.6.2 控制规律 179

8.6.3 转差频率控制的变频调速系统 180

小结 181

习题 182

参考文献 183