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| 編輯推薦： |
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十一五*规划教材；提供电子课件；提供部分习题解答。
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| 內容簡介： |
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本书是普通高等教育十一五*规划教材，全面地阐述自动控制的理论及应用。全书共分8章和2个附录，主要内容包括：线性系统的数学模型、时域响应分析、根轨迹法、频域特性分析、控制系统的设计与校正、非线性系统分析、采样控制系统，以及在MATLABSimulink支持下对控制系统进行计算机辅助分析与设计。全书内容取材新颖，阐述深入浅出。为便于自学，各章均附有典型题详解、精选习题和考研试题。 本书可作为高等院校自动化等专业的本科生教材，也可供相关专业的研究生或从事自动化技术工作的人员参考。
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| 關於作者： |
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刘文定，北京林业大学教授硕士生导师，中国机械工业教育协会自动化学科教学委员会委员，一直从事控制理论方面的教学与科研工作。
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| 目錄：
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第1章绪论
1.1开环控制和闭环控制
1.1.1开环控制
1.1.2闭环控制反馈控制
1.2自动控制系统的组成及术语
1.3自动控制系统的类型
1.3.1按信号流向划分
1.3.2按系统输入信号划分
1.3.3线性系统和非线性系统
1.3.4定常系统和时变系统
1.3.5连续系统和离散系统
1.3.6单输入单输出系统与多输入多输出系统
1.4自动控制系统性能的基本要求
1.5自动控制课程的主要任务
1.5.1阶跃函数
1.5.2斜坡函数等速度函数
1.5.3抛物线函数等加速度函数
1.5.4脉冲函数
1.5.5正弦函数
1.6自动控制系统实例
1.6.1造纸机分部传动控制系统
1.6.2谷物湿度控制系统
1.6.3烘烤炉温度控制系统
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第2章线性系统的数学模型
2.1线性系统的微分方程
2.2微分方程的线性化
2.3传递函数
2.3.1传递函数的概念
2.3.2传递函数的特点
2.3.3典型环节的传递函数
2.4方框图
2.4.1方框图概述
2.4.2系统方框图的构成
2.4.3环节间的连接
2.4.4方框图的变换和简化
2.5信号流图
2.5.1信号流图的定义
2.5.2系统的信号流图
2.5.3信号流图的定义和术语
2.5.4信号流图的性质及简化
2.5.5信号流图的增益公式
2.6MATLABSimulink中数学模型的表示
2.6.1传递函数
2.6.2传递函数的特征根及零、极点图
2.6.3控制系统的方框图模型
2.6.4控制系统的零、极点模型
2.6.5状态空间表达式
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第3章控制系统的时域分析
3.1线性定常系统的时域响应
3.2控制系统时域响应的性能指标
3.2.1稳态性能指标
3.2.2动态性能指标
3.3线性定常系统的稳定性
3.3.1稳定性的概念
3.3.2线性定常系统稳定的充分必要条件
3.3.3劳斯判据Routh判据
3.3.4赫尔维茨判据Hurwitz判据
3.3.5系统参数对稳定性的影响
3.3.6相对稳定性和稳定裕量
3.4系统的稳态误差
3.4.1误差及稳态误差的定义
3.4.2稳态误差分析
3.4.3稳态误差的计算
3.4.4应用静态误差系数计算给定信号作用下的稳态误差
3.4.5扰动信号作用下的稳态误差与系统结构的关系
3.4.6改善系统稳态精度的途径
3.4.7系统的动态误差系数
3.5一阶系统的时域响应
3.5.1数学模型
3.5.2单位阶跃响应
3.5.3性能指标
3.5.4一阶系统的单位脉冲响应
3.6二阶系统的时域响应
3.6.1二阶系统的数学模型
3.6.2二阶系统的单位阶跃响应
3.6.3二阶系统的单位脉冲响应
3.7高阶系统的瞬态响应
3.7.1高阶系统的瞬态响应
3.7.2高阶系统的降阶
3.7.3零、极点对阶跃响应的影响
3.8用MATLABSimulink进行瞬态响应分析
3.8.1单位脉冲响应
3.8.2单位阶跃响应
3.8.3斜坡响应
3.8.4任意函数作用下系统的响应
3.8.5由系统传递函数求系统的响应
3.8.6系统阶跃响应的性能指标
3.8.7Simulink建模与仿真
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第4章根轨迹法
4.1根轨迹的基本概念
4.1.1根轨迹
4.1.2根轨迹的基本条件
4.2绘制根轨迹的基本规则
4.3根轨迹绘制举例
4.4广义根轨迹
4.4.1参数根轨迹
4.4.2多参数根轨迹簇
4.4.3正反馈系统的根轨迹零度根轨迹
4.5根轨迹分析系统的性能
4.5.1根轨迹确定系统的闭环极点
4.5.2根轨迹分析系统的动态特性
4.5.3开环零点对根轨迹的影响
4.5.4开环极点对根轨迹的影响
4.6MATLAB绘制系统的根轨迹
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第5章控制系统的频域分析
5.1频率特性
5.1.1频率特性概述
5.1.2频率特性的求取
5.1.3频域性能指标
5.2典型环节的频率特性
5.2.1概述
5.2.2典型环节的频率特性
5.3系统的开环频率特性
5.3.1系统的开环对数频率特性
5.3.2系统开环极坐标图奈氏图
5.3.3最小相位和非最小相位系统
5.4奈奎斯特稳定判据
5.4.1映射定理
5.4.2Nyquist轨迹及其映射
5.4.3Nyquist稳定判据一
5.4.4Nyquist稳定判据二
5.4.5Nyquist对数稳定判据
5.5控制系统的相对稳定性
5.5.1增益裕量
5.5.2相角裕量
5.5.3用幅相频率特性曲线分析系统稳定性
5.6闭环系统的频率特性
5.6.1等M圆等幅值轨迹
5.6.2等N圆等相角轨迹
5.6.3利用等M圆和等N圆求单位反馈系统的闭环频率特性
5.6.4非单位反馈系统的闭环频率特性
5.7用频率特性分析系统品质
5.7.1 闭环频域性能指标与时域性能指标的关系
5.7.2开环频率特性与时域响应的关系
5.8MATLAB频域特性分析
5.8.1Bode图
5.8.2Nyquist图
5.8.3Nichols图
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第6章控制系统的设计与校正
6.1概述
6.1.1系统的性能指标
6.1.2系统的校正
6.2线性系统的基本控制规律
6.2.1比例P控制作用
6.2.2比例微分PD控制作用
6.2.3积分I控制作用
6.2.4比例积分微分PID控制作用
6.3校正装置及其特性
6.3.1无源超前校正装置
6.3.2无源滞后校正装置
6.3.3无源滞后超前校正装置
6.4频率法进行串联校正
6.4.1频率法的串联超前校正
6.4.2频率法的串联滞后校正
6.4.3频率法的串联滞后超前校正
6.4.4按期望特性对系统进行串联校正
6.5反馈校正
6.5.1比例负反馈校正
6.5.2微分负反馈校正
6.5.3反馈校正的设计
6.6复合校正
6.6.1反馈控制与前馈校正的复合控制
6.6.2反馈控制与扰动补偿校正的复合控制
6.7基于MATLAB和Simulink的线性控制系统设计
6.7.1相位超前校正
6.7.2相位滞后校正
6.7.3Simulink下的系统设计和校正
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第7章非线性系统分析
7.1非线性系统概述
7.1.1非线性系统的特点
7.1.2非线性系统的分析和设计方法
7.2典型非线性特性
7.3相平面分析法
7.3.1相平面的基本概念
7.3.2线性系统的相轨迹
7.3.3二阶非线性系统的线性化
7.3.4相轨迹图的绘制
7.3.5由相轨迹图求时间
7.3.6非线性系统的相平面分析
7.4描述函数法
7.4.1描述函数的定义
7.4.2典型非线性环节的描述函数
7.4.3非线性系统的简化
7.4.4描述函数分析法
7.5基于Simulink的非线性系统分析
7.5.1非线性系统的特点
7.5.2非线性系统的响应
7.5.3非线性系统的相轨迹
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
第8章采样控制系统
8.1概述
8.2采样过程与采样定理
8.3采样信号保持器
8.3.1零阶保持器
8.3.2一阶保持器
8.4Z变换
8.4.1Z变换定义
8.4.2Z变换方法
8.4.3Z变换性质
8.4.4Z反变换
8.5采样系统的数学模型
8.5.1线性定常差分方程
8.5.2差分方程求解
8.5.3 脉冲传递函数Z传递函数
8.6采样系统的稳定性分析
8.6.1采样系统的稳定条件
8.6.2劳斯稳定判据
8.6.3朱利稳定判据
8.6.4采样周期与开环增益对稳定性的影响
8.7采样系统的稳态误差
8.7.1单位阶跃输入时的稳态误差
8.7.2单位斜坡输入时的稳态误差
8.7.3单位加速度输入时的稳态误差
8.8采样系统的暂态响应与脉冲传递函数零、极点分布的关系
8.9采样系统的校正
8.9.1数字控制器的脉冲传递函数
8.9.2最少拍系统的脉冲传递函数
8.9.3求取数字控制器的脉冲传递函数
8.9.4关于闭环脉冲传递函数z或ez的讨论
8.10MATLAB在采样系统中的应用
8.10.1连续系统的离散化
8.10.2求采样系统的响应
8.10.3采样系统的最少拍设计
本章小结
本章典型题、考研题详解及习题
附录A常用函数的拉普拉斯变换表
附录B常用函数的Z变换表
参考文献
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| 內容試閱：
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自动控制原理是自动化学科的重要理论基础课程，是专门研究有关自动控制系统中基本概念、基本原理和基本方法的一门课程，也是高等学校自动化类专业的一门核心基础理论课程。学好自动控制理论，对掌握自动化技术有着重要作用。
2004年7月，初版教材出版发行，为适应自动化学科的发展，扩宽专业面、优化整体教学体系的教学改革形势，按照理论讲透，重在应用的原则，总结了作者多年的教学经验和课程教学改革的成果，参考了国内外控制理论及应用发展的方向，经反复讨论编写而成。2009年1月，第2版出版发行，并入选普通高等教育十一五国家级规划教材；2013年1月，第3版出版发行。几年来，控制理论的教学在高等院校有了较大的发展，许多选用本书的院校提出了一些宝贵的建议，为此，我们进行了第4版的修订。
第4版教材分8章及两个附录。主要内容分为4大部分：第一部分包括基本概念，线性系统的数学模型，时域响应分析，根轨迹分析，频域特性分析，控制系统设计与校正，这些内容属于线性定常连续控制系统问题，阐明了自动控制的3个基本问题，即模型、分析和控制。第二部分阐述非线性系统的基本理论和分析方法，包括相平面法和描述函数法，目的是为学生进一步学习后续课程打下基础。第三部分有意加强了作为数字控制理论基础的采样控制系统的讨论，重点介绍了采样系统的数学模型、稳定性分析与采样系统的综合校正。第四部分为MATLABSimulink软件实现控制系统的辅助分析和设计，以培养学生现代化的分析与设计能力，适应21世纪教学现代化的发展要求，并在每章最后附相关应用。
第4版的内容保留了第3版增补的内容并进行了优化：线性常微分方程求解，传递函数零点和极点对系统输出的影响，方框图利用梅逊公式求传递函数，实验方法建立系统的数学模型；二阶系统的过阻尼动态分析，单位斜坡响应及非零初始条件下的输出响应分析，高阶系统的动态性能分析；根轨迹与系统性能、闭环零点、极点与开环零点、极点之间的关系，多变量根轨迹、零极点对根轨迹的影响，利用根轨迹分析系统性能；频率特性的图形、利用频率特性分析系统品质、MATLABSimulink频域特性分析，频率法串联校正、复合校正实例；控制系统设计的MATLABSimulink实现；非线性系统相平面图的解析绘制、由相轨迹求取时间、非线性系统的稳定性分析及非线性系统的简化；采样过程的数学描述、采样周期的选择等。
第4版教材重点对考研试题进行了更新和优化。为避免过于数学化，第4版教材对部分公式的推导进行了简化。
第4版教材是面向应用型大学人才培养需要的一本教材，适用对象为工程应用型自动化专业的本科学生，也可供电气信息类其他专业的研究生以及工程技术人员使用。在编写过程中，作者充分注意到了以下几点：
（1） 注重体系的基本结构，强调控制理论的基本概念、基本原理和基本方法，内容精炼，重点突出，不以细节为主。
（2） 以学生为本，加强能力培养，遵照认识规律，内容叙述力求深入浅出、层次分明；注意理论的完整性与工程实用性相结合，培养学生的工程意识。
（3） 引入了MATLABSimulink软件实现控制系统的辅助分析和设计，以培养学生现代化的分析与设计能力，适应21世纪教学现代化的发展要求。
（4） 为便于不同层次的学生和读者自学，各章都附有较丰富的有难度层次的典型例题和习题及习题详解，特别是为满足考研学生的需要，增加了考研试题。
（5） 为拓宽学生的知识面，满足学生主动学习的兴趣及激发学生的求知欲，我们在电子课件中选入了一些来源于实际控制工程的案例，便于学生理解和消化控制知识。
本书适用于54～64学时课内教学。本书由刘文定和谢克明主编。参加编写的有：谢克明（前言、第1章、附录A、B），谢刚（第2、3章），续欣莹（第4章），刘文定（第5、6、7章），刘洪锦、谷海青（第8章）。全书由刘文定和谢克明统稿。借此衷心感谢本书的责任编辑凌毅女士，同时对在本书编写过程中给予帮助的各位人员表示诚挚的谢意。
本书提供配套的电子课件，可登录电子工业出版社的华信教育资源网：www.hxedu.com.cn，注册后免费下载。由于笔者水平有限，书中错误和不妥之处难免，恳请广大读者批评指正。
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