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第1章 自动控制系统概论1

1.1 概述1

1.2 自动控制系统的组成和术语2

1.2.1 自动控制的基本概念与组成2

1.2.2 系统术语3

1.2.3 自动控制系统的方块图表示3

1.3 自动控制系统的分类4

1.3.1 开环控制系统和闭环控制系统4

1.3.3 线性和非线性控制系统6

1.3.2 定值、随动和程序控制系统6

1.3.4 连续和离散控制系统7

1.3.5 单变量和多变量控制系统7

1.4 自动控制系统示例7

1.4.1 温度控制系统8

1.4.2 位置随动系统9

1.4.3 自动调速系统10

1.5 对自动控制系统的基本要求11

本章小结13

习题113

2.1.1 控制系统微分方程的建立15

第2章 控制系统的数学模型15

2.1 控制系统的微分方程15

2.1.2 控制系统微分方程的求解17

2.2 传递函数18

2.2.1 传递函数的定义18

2.2.2 传递函数的求取19

2.3 控制系统的动态结构图21

2.3.1 动态结构图的组成与画法21

2.3.2 动态结构图的等效变换及化简23

2.3.3 用公式法求传递函数29

2.4.1 典型环节的数学模型30

2.4 典型环节的数学模型及阶跃响应30

2.4.2 典型环节的传递函数及阶跃响应34

2.5 自动控制系统的传递函数38

本章小结41

习题242

第3章 控制系统的时域分析法44

3.1 概述44

3.1.1 典型输入信号及其时间响应44

3.1.2 阶跃响应的性能指标47

3.2.1 系统稳定性概念48

3.2 系统稳定性分析48

3.2.2 线性系统稳定的充分必要条件50

3.2.3 系统稳定性的代数判据50

3.3 一阶系统动态性能分析53

3.3.1 一阶系统的数学模型53

3.3.2 一阶系统动态性能的时域分析54

3.4 二阶系统动态性能分析56

3.4.1 二阶系统的数学模型56

3.4.2 二阶系统的稳定性分析57

3.4.3 二阶系统动态性能的时域分析59

3.5 稳态性能的时域分析61

3.5.1 系统误差与稳态误差61

3.5.2 稳态误差的计算62

本章小结66

习题366

第4章 控制系统的频域分析法68

4.1 频率特性的概念68

4.1.1 频率特性的基本概念68

4.1.2 频率特性与传递函数的关系69

4.1.4 频率特性的图形表示方法70

4.1.3 频率特性的性质70

4.2 典型环节的伯德图71

4.2.1 比例环节71

4.2.2 积分环节72

4.2.3 微分环节73

4.2.4 惯性环节74

4.2.5 比例微分环节75

4.2.6 振荡环节76

4.2.7 一阶不稳定环节78

4.2.8 最小相位系统的概念79

4.3 系统开环对数频率特性曲线的绘制81

4.3.1 系统开环对数频率特性曲线绘制的一般步骤82

4.3.2 开环对数频率特性曲线绘制举例82

4.4 系统稳定性的频域分析87

4.4.1 对数频率稳定判据87

4.4.2 稳定裕量89

4.5 动态性能的频域分析91

4.5.1 三频段的概念91

4.5.2 典型系统94

本章小结96

习题497

5.1.1 无源校正装置100

第5章 自动控制系统的校正100

5.1 常用校正装置100

5.1.2 有源校正装置101

5.2 串联校正102

5.2.1 串联比例校正103

5.2.2 串联比例微分校正104

5.2.3 串联比例积分校正106

5.2.4 串联比例积分微分校正108

5.3 反馈校正109

5.4 前馈控制的概念112

5.5.2 系统固有部分频率特性的简化处理113

5.5 自动控制系统的一般设计方法113

5.5.1 自动控制系统设计的基本步骤113

5.5.3 系统预期开环对数频率特性的确定115

本章小结117

习题5117

第6章 直流调速系统118

6.1 直流调速系统概述118

6.1.1 直流调速系统的基本概念118

6.1.2 直流调速方式118

6.1.3 晶闸管直流调速系统的开环机械特性121

6.1.4 直流调速系统的主要性能指标122

6.2 单闭环直流调速系统125

6.2.1 单闭环转速有静差调速系统125

6.2.2 单闭环转速无静差调速系统132

6.2.3 单闭环直流调速系统的限流保护（电流截止负反馈）138

6.2.4 其它单闭环调速系统142

6.3 双闭环无静差直流调速系统147

6.3.1 最佳过渡过程的基本概念147

6.3.2 转速电流双闭环直流调速系统的组成147

6.3.3 双闭环直流调速系统的静特性分析148

6.3.4 双闭环调速系统的启动过程150

6.3.5 双闭环直流调速系统的典型参数计算153

6.4 可逆直流调速系统153

6.4.1 可逆运行的基本知识153

6.4.2 可逆系统的工作状态156

6.4.3 可逆直流调速系统中的环流分析157

6.4.4 逻辑控制的无环流可逆调速系统157

本章小结161

习题6162

7.1.1 不可逆PWM变换器164

7.1 直流脉宽调制电路的工作原理164

第7章 直流脉宽调速系统164

7.1.2 可逆PWM变换器165

7.2 脉宽调速系统的控制电路168

7.2.1 直流脉宽调制器169

7.2.2 逻辑延时电路170

7.2.3 基极驱动器和保护电路170

7.2.4 由PWM集成芯片组成的直流脉宽调速系统172

7.2.5 由单片机控制的直流脉宽调速系统174

本章小结175

习题7176

第8章 位置随动系统177

8.1 概述177

8.2 位置随动系统的组成及工作原理178

8.2.1 位置检测元件178

8.2.2 执行元件182

8.2.3 相敏整流与滤波电路184

8.2.4 放大电路185

8.3 位置随动系统的控制特点与实例分析185

8.3.1 系统组成原理图186

8.3.2 系统组成框图187

8.3.3 系统自动调节过程188

本章小结188

习题8188

第9章 交流变频调速系统189

9.1 交流变频调速的基本概念189

9.1.1 交流调速系统简介189

9.1.2 交流变频调速的基本控制方式190

9.1.3 变频调速系统的控制方法194

9.2 脉宽调制型变频调速系统202

9.2.1 PWM型变频器工作原理203

9.2.2 PWM型变频调速系统的主电路205

9.2.3 PWM型变频调速系统的控制电路209

9.3 数字式通用变频器及其应用213

9.3.1 通用变频器概况213

9.3.2 通用变频器的选择214

9.3.3 通用变频器的运行220

9.3.4 通用变频器应用实例224

本章小结226

习题9227

参考文献228