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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