- 自动控制理论及应用(高等学校自动化类专业系列教材)
- - 作者：编者:刘妹琴//董山玲//郑荣濠|责编:李晔
  - 出版社：清华大学
  - ISBN：9787302695066
  - 出版日期：2025/08/01
  - 页数：387
- 售价：31.6

内容大纲
本书系统论述自动控制理论的基础概念、基本原理、分析方法与设计技术。全书完整涵盖经典控制理论与现代控制理论的核心内容。全书共8章，依次介绍控制理论的发展历程，连续控制系统的数学模型、时域分析与设计、根轨迹法、频率法、状态空间法，离散控制系统的分析与设计，以及自动控制理论的综合应用设计。本书注重理论与实践结合，精简复杂公式推导，着重突出经典控制理论与现代控制理论的融合。书中引入MATLAB软件工具，辅助控制系统的分析与设计，帮助读者直观理解抽象概念、掌握系统设计方法。每章配有典型例题解析，第1～7章配有习题，助力读者巩固理论知识、培养解决实际问题的能力。
此外，本书配套提供教学课件、教学大纲与习题解答，不仅可作为工科类及交叉学科专业本科生、研究生的教材，还能为自动化领域的科研人员、工程技术人员提供实用参考。
作者介绍
目录
第1章  绪论
  1.1  控制理论发展概况
    1.1.1  经典控制理论的产生和发展
    1.1.2  现代控制理论的产生和发展
    1.1.3  智能控制理论的产生和发展
  1.2  自动控制系统的结构
    1.2.1  开环控制系统
    1.2.2  闭环控制系统
    1.2.3  复合控制系统
    1.2.4  反馈控制系统的组成和术语
  1.3  自动控制系统分类
    1.3.1  线性系统与非线性系统
    1.3.2  连续系统与离散系统
    1.3.3  定常系统与时变系统
    1.3.4  单输入单输出系统与多输入多输出系统
    1.3.5  恒值系统和随动系统
  1.4  自动控制系统的基本要求
    1.4.1  稳定性
    1.4.2  暂态性能
    1.4.3  稳态性能
  1.5  自动控制系统的分析与设计工具
  1.6  本书的内容安排
  本章小结
  习题1
第2章  连续控制系统的数学模型
  2.1  控制系统数学模型基本概念
    2.1.1  数学模型的定义与主要类型
    2.1.2  建立数学模型的方法
  2.2  控制系统的微分方程
  2.3  控制系统的传递函数
    2.3.1  传递函数的定义以及表达式
    2.3.2  典型环节的传递函数
    2.3.3  系统方块图
    2.3.4  信号流图与梅森公式
  2.4  控制系统的状态空间模型
    2.4.1  状态空间的基本概念
    2.4.2  状态空间模型的建立
    2.4.3  状态空间模型的图示形式
  2.5  各种数学模型之间的关系
    2.5.1  由微分方程或传递函数转化为状态空间模型
    2.5.2  由状态空间模型求传递函数(矩阵)
    2.5.3  由方块图求状态空间模型
  2.6  数学模型的MATLAB描述
    2.6.1  系统传递函数的MATLAB表示及转换
    2.6.2  应用MATLAB简化系统方块图
    2.6.3  基于MATLAB分析状态空间模型
  本章小结
  习题2
第3章  连续控制系统的时域分析与设计
  3.1  连续系统暂态性能分析

    3.1.1  典型输入信号
    3.1.2  暂态性能指标
    3.1.3  一阶系统的暂态性能分析
    3.1.4  典型二阶系统的暂态性能分析
    3.1.5  高阶系统暂态性能近似分析
  3.2  连续系统稳态性能分析
    3.2.1  控制系统误差与稳态误差的定义
    3.2.2  终值定理法
    3.2.3  系统类型
    3.2.4  误差系数法
    3.2.5  扰动作用下的稳态误差分析
  3.3  连续系统状态方程的求解与分析
    3.3.1  定常齐次状态方程的解
    3.3.2  状态转移矩阵
    3.3.3  定常系统的状态响应及输出响应
  3.4  连续控制系统的稳定性分析
    3.4.1  稳定性基本概念
    3.4.2  劳斯判据
    3.4.3  赫尔维茨稳定判据
    3.4.4  李雅普诺夫第一法
  3.5  连续控制系统的时域设计
  3.6  应用MATLAB进行连续控制系统时域分析与设计
    3.6.1  应用MATLAB分析系统稳定性
    3.6.2  应用MATLAB求解系统的阶跃响应
    3.6.3  应用MATLAB计算系统矩阵指数函数
    3.6.4  应用MATLAB计算系统状态响应与输出响应
  本章小结
  习题3
第4章  连续控制系统的根轨迹法
  4.1  根轨迹的基本概念
    4.1.1  根轨迹的概念
    4.1.2  根轨迹方程
    4.1.3  闭环零点、极点和开环零点、极点之间的关系
  4.2  根轨迹的绘制方法
  4.3  广义根轨迹绘制
    4.3.1  参数根轨迹
    4.3.2  零度根轨迹
  4.4  基于根轨迹的系统性能分析
    4.4.1  开环极点对系统性能的影响
    4.4.2  开环零点对系统性能的影响
    4.4.3  开环增益K的选取
  4.5  基于根轨迹的系统校正装置设计
    4.5.1  超前校正设计
    4.5.2  滞后校正设计
    4.5.3  滞后-超前校正设计
    4.5.4  PID控制器设计
  4.6  应用MATLAB进行基于根轨迹的控制系统分析和设计
    4.6.1  用MATLAB绘制根轨迹图
    4.6.2  用MATLAB对系统根轨迹分析及设计举例
  本章小结

  习题4
第5章  连续控制系统的频率法
  5.1  频率特性
    5.1.1  频率特性的定义
    5.1.2  频率响应
    5.1.3  频率特性的几何表示
  5.2  奈奎斯特图
    5.2.1  典型环节的奈奎斯特图
    5.2.2  开环系统的奈奎斯特图
  5.3  伯德图
    5.3.1  典型环节的伯德图
    5.3.2  开环系统的伯德图
    5.3.3  由伯德图确定传递函数
  5.4  奈奎斯特稳定判据
    5.4.1  辐角原理
    5.4.2  奈奎斯特稳定判据
    5.4.3  奈奎斯特稳定判据的应用
  5.5  控制系统相对稳定性分析
    5.5.1  用奈奎斯特图表示相位裕度和幅值裕度
    5.5.2  用伯德图表示相位裕度和幅值裕度
  5.6  基于频率响应的校正装置设计
    5.6.1  频率指标与时域指标的关系
    5.6.2  超前校正设计
    5.6.3  滞后校正设计
    5.6.4  滞后-超前校正设计
  5.7  应用MATLAB进行基于频率响应的控制系统分析和设计
  本章小结
  习题5
第6章  连续控制系统的状态空间法
  6.1  连续系统的能控性与能观性分析
    6.1.1  系统能控性和能观性的直观示例
    6.1.2  连续系统能控性及其判据
    6.1.3  连续系统能观性及其判据
  6.2  连续系统的结构分解
    6.2.1  线性定常系统的能控规范型与能观规范型
    6.2.2  系统的结构分解
    6.2.3  能控性、能观性与传递函数(矩阵)的关系
  6.3  连续系统的状态反馈控制器设计
    6.3.1  状态反馈控制系统组成
    6.3.2  状态反馈控制系统极点任意配置的条件
    6.3.3  单输入系统极点配置算法
    6.3.4  状态反馈对系统能控性和能观性的影响
  6.4  连续系统的状态观测器设计
    6.4.1  状态重构与全维状态观测器
    6.4.2  降维状态观测器
    6.4.3  引入观测器的状态反馈控制系统
  6.5  应用MATLAB进行基于状态空间法的连续系统分析与设计
    6.5.1  系统能控性、能观性判别
    6.5.2  状态反馈极点配置
    6.5.3  状态观测器设计

  本章小结
  习题6
第7章  离散控制系统分析与设计
  7.1  采样过程与采样定理
    7.1.1  采样过程及其数学描述
    7.1.2  保持器
    7.1.3  采样定理
  7.2  Z变换基础
    7.2.1  Z变换的定义
    7.2.2  Z变换的性质
    7.2.3  Z变换方法
    7.2.4  Z逆变换
  7.3  离散控制系统的数学描述及求解
    7.3.1  差分方程及其求解
    7.3.2  脉冲传递函数
    7.3.3  离散系统的状态空间模型
    7.3.4  脉冲传递函数与状态空间模型相互转化
  7.4  离散控制系统的频域与复频域分析与设计
    7.4.1  离散系统的稳定性分析
    7.4.2  基于Z域的分析与设计
    7.4.3  基于频域特性的分析与设计
  7.5  离散控制系统的状态空间分析与设计
    7.5.1  离散系统的时域分析
    7.5.2  离散系统的能控性与能观性分析
    7.5.3  离散系统的状态反馈控制
  7.6  连续系统与离散系统的关联与区别
    7.6.1  连续系统离散化的稳定性
    7.6.2  连续系统离散化的能控性和能观性
    7.6.3  数字控制系统分析与设计
  7.7  应用MATLAB进行离散系统分析与设计
    7.7.1  Z变换基础
    7.7.2  连续系统的离散化
    7.7.3  离散系统的时域分析
    7.7.4  离散系统的频域分析
  本章小结
  习题7
第8章  自动控制理论的应用举例
  8.1  飞行控制系统的分析与设计
    8.1.1  副翼偏转对应滚转角系统的反馈设计
    8.1.2  方向舵对应偏航角系统的反馈设计
  8.2  水面无人艇运动控制系统的分析与设计
    8.2.1  无人艇运动模型的建立
    8.2.2  无人艇PID运动控制
  8.3  全自主双轮平衡车数学建模与控制系统设计
    8.3.1  双轮平衡车数学模型
    8.3.2  状态反馈控制器的设计
  8.4  倒立摆离散控制系统的分析与设计
    8.4.1  倒立摆系统的数学模型
    8.4.2  系统的特性分析
    8.4.3  状态反馈控制器设计

  本章小结
参考文献

内容大纲

作者介绍

目录

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