自动控制原理
自动控制的基本原理简介在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。
20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。他主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。
该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。
该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
该课程是自动控制理论的基础，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。
本课程覆盖的基本概念：
系统、反馈、方框图（方块图）、信号流图、传递函数；稳定性、稳定裕量，基本环节、时间常数、阻尼系数，脉冲响应、阶跃响应、动态性能指标、稳态误差，根轨迹，主导极点，频率特性，校正和综合，典型的非线性特性、描述函数、相平面、自持振荡，采样控制、Z变换、脉冲传递函数。
本课程涵盖的基本知识点：
1．简单物理系统的微分方程和传递函数的列写和计算；
2．方框图和信号流图的变换和化简；
3．开环传递函数与闭环传递函数的推导和计算；
4．线性连续系统的动态过程分析；
5．代数稳定判据及其在线性系统中的应用；
6．根轨迹的基本特性及典型系统根轨迹的绘制；
7．用根轨迹分析系统的动态性能和稳定性；
8．波德图和奈奎斯特图的绘制；
9．奈奎斯特稳定判据及应用；
10．用开环频率特性分析系统的主要动态和静态特性；
11．校正的基本原理及设计方法；
12．简单非线性控制系统分析的描述函数分析方法及相平面方法；
13．采样系统的分析及校正的基本方法。
图书信息书 名: 自动控制原理
作者：谢克明
出版社：电子工业出版社
出版时间： 2009
ISBN: 9787121068935
开本： 16
定价: 29.80 元
内容简介《自动控制原理》是普通高等教育“十一五”国家规划教材，比较全面地阐述自动控制的基本理论及应用。全书共分8章和3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、控制系统的设汁与校正、非线性系统分析、采样控制系统，以及在MATLAB与simulink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。为了便于自学，各章均附有丰富的例题和习题。
《自动控制原理》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。
目录第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人多输出系统
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
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
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
2.5.5信号流图的简化
2.5.6信号流图的增益公式
2.6MATLAB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
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MATLAB和Simulink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
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
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
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
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
第7章非线性系统分析
第8章采样控制系统
……
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作者： 李友善 编著
出 版 社： 国防工业出版社
出版时间： 2005-1-1
版次： 1
页数： 550
I S B N ： 9787118036923
包装： 平装
所属分类： 图书 >> 工业技术 >> 电子 通信 >> 微电子学、集成电路（IC）
内容简介
本书主要包括控制系统的一般概念、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析、根轨迹法、线性系统的频域分析、控制系统的综合与校正、线性离散系统的分析与综合、线性系统的状态空间分析法、线性系统的状态空间综合法、非线性控制系统的分析等涉及经典控制理论与现代控制理论的基础理论与基本内容、使读者通过学习为进一步开展控制理论研究和从事控制领域的工程实践构筑扎实的理论基础，为读者未来的学习与发展提供有力的理论支撑。
本书是普通高等学校电气、机械自动化类学科，化工过程自动化类学科，信息现代化类学科 读者学习控制理论的主要教材或主要参考书。为配合大学生的全面素质教育，本书还可作为人文社会科学类学科读者自然科学知识的参考读物。对于考研的读者以及从事控制工程与自动化领域的科技人员的自学与参考也是有益的。
目录
第1章 控制系统的一般概念
1.1 引言
1.2 开环控制与闭环控制
1.3 控制系统举例
1.4 控制系统的组成与对控制系统的基本要求
第2章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统的时域模型
2.2 线性系统的复域模型
2.3 控制系统的方框图与信号流图
2.4 脉冲响应
习题
第3章 线性系统的时域分析
3.1 典型输入信号
3.2 一阶系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域分析
3.4 高阶系统的时域分析
3.5 线性系统的稳定性与稳定判据
3.6 反馈系统的稳态误差
3.7 顺馈控制的误差分析
习题
第4章 根轨迹法
4.1 反馈系统的根轨迹
4.2 绘制根轨迹的基本规则
4.3 典型反馈系统的根轨迹分析
第5章 线性系统的频域分析
5.1 频率响应及其描述
5.2 典型环节的频率响应
5.3 对数频率特性
5.4 开环系统与闭环系统的频率响应
5.5 Nyquist稳定判剧
5.6 控制系统的相对稳定性
5.7 频域系统的相对稳定性
5.8 频域指标与时域指标间的关系
习题
第6章 控制系统的综合与校正
……
第7章 线性离散系统的分析与综合
第8章 线性系统的状态空间分析法
第9章 线性系统的状态空间综合法
第10章 非线性控制系统分析
附录一 数学基础一--拉普拉斯变换
附录二 数学基础二--矩阵
附录三 常用有源与无源校正网络
参考文献