第1章 自動控制繫統簡介
1.1 自動控制繫統概述
1.1.1 歷史回顧
1.1.2 自動控制繫統舉例
1.1.3 自動控制繫統術語
1.2 開環控制與閉環控制
1.2.1 反饋控制繫統
1.2.2 開環控制繫統
1.2.3 閉環控制繫統
1.2.4 開環與閉環控制繫統的對比
1.3 自動控制繫統的組成與工作原理
1.4 自動控制繫統的類型
1.4.1 按照信號流向進行劃分
1.4.2 按照輸入信號進行劃分
1.4.3 按照是否與時間相關進行劃分
1.4.4 按照信號是否為脈衝形式進行劃分
1.4.5 按照輸入輸出量的數量進行劃分
1.5 對自動控制繫統的基本要求
第2章 拉氏變換
2.1 復數與復變函數
2.1.1 復數與復變函數
2.1.2 歐拉公式
2.2 拉氏變換的基本定義
2.3 常用函數的拉氏變換
2.3.1 指數函數的拉氏變換
2.3.2 階躍函數的拉氏變換
2.3.3 斜坡函數的拉氏變換
2.3.4 正弦、餘弦函數的拉氏變換
2.3.5 平移函數的拉氏變換
2.3.6 脈動函數的拉氏變換
2.3.7 脈衝函數的拉氏變換
2.4 拉氏變換的其他內容
2.4.1 f（t)與e-at相乘
2.4.2 時間比例尺定理
2.4.3 拉氏積分收斂域
2.5 拉氏變換相關定理
2.5.1 疊加定理
2.5.2 實微分定理
2.5.3 實積分定理
2.5.4 復微分定理
2.5.5 卷積積分定理
2.5.6 初值定理
2.5.7 終值定理
2.5.8 延遲定理
2.5.9 復頻域的位移定理
2.6 拉氏反變換
2.6.1 拉氏反變換的定義
2.6.2 拉氏反變換
2.6.3 部分分式展開法
2.7 應用拉氏變換求解微分方程
2.8 應用MATLAB進行部分分式展開
2.8.1 用MATLAB進行部分分式展開
2.8.2 用MATLAB進行拉氏變換與反變換
第3章 自動控制繫統的數學模型
3.1 線性自動控制繫統的微分方程
3.2 微分方程的線性化方法
3.3 傳遞函數與脈衝響應函數
3.3.1 傳遞函數的定義及其說明
3.3.2 脈衝響應函數
3.4 典型環節的傳遞函數
3.4.1 比例環節的傳遞函數
3.4.2 積分環節的傳遞函數
3.4.3 微分環節的傳遞函數
3.4.4 慣性環節的傳遞函數
3.4.5 一階微分環節的傳遞函數
3.4.6 振蕩環節的傳遞函數
3.4.7 延遲環節的傳遞函數
3.5 方框圖
3.5.1 方框圖的定義
3.5.2 方框圖的構成
3.5.3 環節之間的連接
3.5.4 閉環繫統的方框圖
3.5.5 方框圖的簡化與變換
3.6 控制繫統的傳遞函數
3.6.1 開環傳遞函數與前向傳遞函數
3.6.2 閉環傳遞函數
3.6.3 誤差傳遞函數
3.7 應用MATLAB求解串聯、並聯與閉環傳遞函數
3.8 建立與化簡控制繫統數學模型實例
第4章 時域分析
4.1 時域響應
4.1.1 時域響應的定義
4.1.2 典型試驗信號
4.1.3 瞬態響應與穩態響應
4.2 時域響應的性能指標
4.2.1 穩態性能指標
4.2.2 動態性能指標
4.3 繫統的穩定性
4.3.1 穩定性的定義
4.3.2 絕對穩定性與相對穩定性
4.3.3 繫統穩定的充要條件
4.4 繫統穩定性的判定
4.4.1 勞斯判據
4.4.2 赫爾維茨判據
4.4.3 繫統參數對穩定性的影響
4.4.4 不穩定繫統的改進
4.5 一階繫統的時域響應
4.5.1 單位階躍響應
4.5.2 單位斜坡響應
4.5.3 單位脈衝響應
4.5.4 線性定常繫統的特性
4.6 二階繫統的時域響應
4.6.1 二階繫統的定義與模型
4.6.2 單位階躍響應
4.6.3 二階繫統與瞬態響應指標
4.6.4 單位脈衝響應
4.7 穩態誤差
4.7.1 誤差與穩態誤差
4.7.2 繫統類型的劃分
4.7.3 穩態誤差分析
4.7.4 穩態誤差的計算
4.7.5 擾動信號作用下的穩態誤差
4.7.6 提高繫統穩態精度的方法
4.8 給定信號下的穩態誤差與誤差繫數
4.8.1 階躍輸入下的穩態誤差與靜態位置誤差繫數Kp
4.8.2 斜坡輸入下的穩態誤差與靜態速度誤差繫數Kv
4.8.3 加速度輸入下的穩態誤差與靜態加速度誤差繫數Ka
4.9 應用MATLAB和Simulink進行瞬態響應分析
4.9.1 單位階躍響應
4.9.2 單位斜坡響應
4.9.3 單位脈衝響應
4.9.4 任意信號下的響應
4.9.5 根據傳遞函數求繫統響應
4.9.6 階躍響應的性能指標
4.9.7 應用Simulink進行建模與仿真
第5章 根軌跡分析法
5.1 根軌跡的基本概念
5.1.1 根軌跡的定義
5.1.2 根軌跡方程與幅角條件和幅值條件
5.2 繪制根軌跡圖的一般規則
5.3 廣義根軌跡
5.3.1 參數根軌跡
5.3.2 零度根軌跡
5.4 繫統性能分析
5.4.1 確定閉環極點
5.4.2 應用閉環主導極點估算繫統性能指標
5.4.3 開環零點對根軌跡的影響
5.4.4 開環極點對根軌跡的影響
5.5 應用MATLAB繪制根軌跡圖
5.6 根軌跡圖繪制實例
第6章 頻域分析
6.1 頻率特性基礎
6.1.1 頻率特性的定義與求取
6.1.2 頻率特性均幾何表示
6.2 典型環節的頻率特性
6.2.1 比例環節的頻率特性
6.2.2 積分環節的頻率特性
6.2.3 微分環節的頻率特性
6.2.4 慣性環節的頻率特性
6.2.5 振蕩環節的頻率特性
6.2.6 延遲環節的頻率特性
6.3 開環頻率特性
6.3.1 開環頻率特性的定義
6.3.2 繪制繫統伯德圖
6.3.3 繪制繫統奈奎斯特圖
6.3.4 最小相位繫統與非最小相位繫統
6.4 閉環頻率特性
6.4.1 閉環頻率特性的定義
6.4.2 等M圓（等幅值軌跡)
6.4.3 等N圓（等相角軌跡)
6.4.4 應用等M圓和等N圓求單位反饋繫統頻率特性
6.4.5 應用等M圓和等N圓求非單位反饋繫統的閉環頻率特性
6.5 頻率特性與繫統性能的關繫
6.5.1 開環頻率特性與時域響應的關繫
6.5.2 閉環頻域性能指標與時域性能指標的關繫
6.6 繫統穩定性的判定
6.6.1 奈奎斯特判據理論基礎
6.6.2 奈奎斯特判據的應用
6.6.3 對數穩定判據
6.7 相對穩定性
6.7.1 增益裕量（即幅值裕量)
6.7.2 相位裕量（即相角裕量)
6.8 應用MATLAB進行頻域特性分析
6.8.1 伯德圖
6.8.2 奈奎斯特圖
第7章 繫統的校正與設計
7.1 繫統性能指標
7.1.1 時域性能指標
7.1.2 頻域性能指標
7.1.3 綜合性能指標
7.1.4 性能指標之間的關繫
7.2 繫統校正
7.2.1 繫統校正的定義
7.2.2 繫統校正的方式
7.3 線性繫統基本控制規律（PID)
7.3.1 比例控制（P)
7.3.2 比例—微分控制（PD)
7.3.3 積分控制（Ⅰ)
7.3.4 比例—積分—微分控制（PID)
7.4 校正裝置及其特性與功能
7.4.1 超前校正裝置
7.4.2 滯後校正裝置
7.4.3 滯後超前校正裝置
7.5 用頻率法進行繫統串聯校正
7.5.1 超前校正
7.5.2 滯後校正
7.5.3 滯後—超前校正
7.6 應用MATLAB和Simulink進行線性繫統設計
7.6.1 超前校正
7.6.2 滯後校正
7.6.3 用Simulink進行線性繫統設計與校正
第8章 采樣控制繫統基礎
8.1 初識離散繫統
8.1.1 數字控制繫統
8.1.2 計算機控制繫統
8.2 采樣
8.2.1 采樣過程
8.2.2 采樣定理
8.2.3 采樣保持器
8.3 Z變換
8.3.1 Z變換的定義
8.3.2 Z變換的方法
8.3.3 Z變換的性質
8.3.4 Z變換的反變換
8.4 脈衝傳遞函數
8.4.1 脈衝傳遞函數的定義
8.4.2 開環繫統的脈衝傳遞函數
8.4.3 閉環繫統的脈，中傳遞函數
8.5 閉環極點與動態特性的關繫
8.5.1 實數極點
8.5.2 復數極點
8.6 繫統穩定性分析
8.6.1 z平面內的穩定條件
8.6.2 z平面與s平面的對應關繫
8.6.3 勞斯穩定判據
8.6.4 朱利穩定判據
8.7 單位輸入下的繫統穩態誤差
8.7.1 單位階躍輸入下的穩態誤差
8.7.2 單位斜坡輸入下的穩態誤差
8.7.3 單位加速度輸入下的穩態誤差
8.8 MATLAB在采樣控制繫統中的應用
8.8.1 連續繫統的離散化
8.8.2 求解繫統的響應
第9章 自動控制原理實驗指導
9.1 模擬典型環節
9.2 二階繫統時域響應
9.3 三階繫統時域響應
9.4 PID控制器的輸出
參考文獻
