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第1章 自动控制系统的基本知识 1

1.1自动控制的基本概念 1

1.1.1自动控制 1

1.1.2常用术语 1

1.2自动控制系统的组成与系统原理框图 2

1.2.1自动控制系统的组成 2

1.2.2自动控制系统的原理框图 3

1.3控制系统的分类 4

1.3.1自动控制的基本方式 4

1.3.2控制系统的分类 5

1.4对自动控制系统的基本要求 7

1.4.1控制系统的稳态、动态与过渡过程 7

1.4.2对自动控制系统的基本要求 7

小结与要求 9

思考题与习题 9

第2章 自动控制系统的数学模型 12

2.1标准微分方程 12

2.1.1建立标准微分方程的一般步骤 12

2.1.2标准微分方程的建立 12

2.1.3标准微分方程的求解 14

2.2传递函数 15

2.2.1传递函数的定义 15

2.2.2传递函数的性质 16

2.2.3典型环节的传递函数 16

2.3动态结构图 21

2.3.1绘制动态结构图的步骤 21

2.3.2动态结构图的绘制 21

2.3.3运算阻抗法绘制动态结构图 22

2.4动态结构图的等效变换 25

2.4.1基本连接方式 25

2.4.2比较点、引出点的移动 28

2.5梅逊公式 31

2.5.1常用术语 32

2.5.2梅逊公式 32

2.6控制系统的典型传递函数 34

2.6.1闭环控制系统的开环传递函数 35

2.6.2系统的闭环传递函数 35

2.6.3系统的误差传递函数 36

小结与要求 36

思考题与习题 37

第3章 时域分析法 41

3.1控制系统的性能指标 41

3.1.1典型输入信号 41

3.1.2控制系统的性能指标 43

3.2控制系统的动态性能分析 44

3.2.1一阶系统的时域分析 44

3.2.2二阶系统的响应分析 45

3.3线性系统稳定性分析 53

3.3.1系统稳定的概念 53

3.3.2系统稳定的充分必要条件 53

3.3.3代数稳定性判据 54

3.3.4结构不稳定系统的改进措施 57

3.4控制系统的稳态误差分析 58

3.4.1误差与稳态误差的定义 59

3.4.2稳态误差的计算 59

3.4.3给定信号作用下的稳态误差及误差系数 60

3.4.4扰动信号作用下的稳态误差 64

3.4.5改善系统稳态精度的方法 65

小结与要求 66

思考题与习题 67

第4章 频域分析法 69

4.1频率特性的基本概念 69

4.1.1频率特性的定义 69

4.1.2频率特性与传递函数的关系 70

4.1.3频率特性的数学表达式 70

4.1.4频率特性的图像表示法 71

4.2典型环节的频率特性 73

4.2.1比例环节的频率特性 73

4.2.2积分环节的频率特性 73

4.2.3微分环节（理想微分）的频率特性 74

4.2.4惯性环节的频率特性 75

4.2.5一阶微分环节的频率特性 78

4.2.6振荡环节 79

4.2.7迟延环节 81

4.2.8一阶不稳定环节 82

4.2.9最小相位系统和非最小相位系统 83

4.3系统开环频率特性 83

4.3.1 O型系统的开环频率特性 84

4.3.2 Ⅰ型系统的开环频率特性 86

4.3.3 Ⅱ型系统的开环频率特性 87

4.3.4系统开环幅相频率特性曲线的画法 88

4.3.5系统开环对数频率特性曲线（Bode）的画法 90

4.3.6根据对数幅频特性曲线确定传递函数 94

4.4系统稳定性的频域判据 96

4.4.1奈奎斯特稳定性判据 97

4.4.2对数频率稳定性判据 98

4.4.3稳定裕量 99

4.5系统开环频率特性与系统性能的关系 102

4.5.1 3频段的概念 102

4.5.2典型系统 106

小结与要求 107

思考题与习题 107

第5章 简单控制系统 110

5.1简单控制系统的组成 110

5.2被控量与操纵量的选择 110

5.2.1被控量的选择 110

5.2.2操纵量的选择 111

5.3执行器的选择 113

5.3.1气动执行器的结构与分类 113

5.3.2控制阀流量特性 116

5.3.3控制阀的选择 119

5.4基本控制规律 120

5.4.1控制器的控制规律 120

5.4.2基本控制规律的类型 120

5.4.3常用控制规律的选择 123

5.4.4控制器正、反作用的选择 124

5.5简单控制系统的控制器参数整定 125

小结与要求 128

思考题与习题 128

第6章 复杂控制系统 130

6.1串级控制系统 130

6.1.1串级控制系统的组成 130

6.1.2串级控制系统的工作过程 132

6.1.3串级控制系统的特点 132

6.1.4串级控制系统的设计 133

6.1.5串级控制系统的适用场合 136

6.2前馈控制系统 137

6.2.1前馈控制的概念 137

6.2.2前馈控制的特点及局限性 138

6.2.3前馈—反馈控制 138

6.2.4前馈控制的应用 139

小结与要求 141

思考题与习题 141

第7章 特殊控制系统 143

7.1均匀控制系统 143

7.1.1均匀控制的概念 143

7.1.2均匀控制系统的结构 144

7.2分程控制系统 145

7.2.1概述 145

7.2.2分程控制系统的结构与分类 146

7.2.3分程控制系统的应用 146

7.2.4分程控制系统需要注意的问题 148

7.3比值控制系统 148

7.3.1比值控制的概念 148

7.3.2比值控制系统的结构 149

7.3.3比值控制系统中比值系数的换算 152

7.3.4比值控制系统的设计 153

7.4自动选择性控制系统 154

7.4.1选择性控制系统的概念 154

7.4.2自动选择性控制系统的类型 154

7.4.3选择性控制系统的设计 156

7.4.4预防积分饱和措施 157

小结与要求 157

思考题与习题 157

附表 常用函数拉氏变换对照表 159

附录 拉普拉斯变换的基本性质和定理 160

参考文献 162