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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 自动控制与自动控制系统2

1.2.1 自动控制系统的基本原理和基本概念2

1.2.2 自动控制的基本方式3

1.2.3 闭环控制系统的基本组成5

1.2.4 自动控制系统的基本类型6

1.2.5 对控制系统的基本要求7

1.3 MATLAB软件及其应用简介7

1.3.1 MATLAB的命令窗口8

1.3.2 MATLAB中的命令函数和M文件8

1.3.3 MATLAB中的变量和语句9

1.3.4 MATLAB中的运算符9

1.3.5 用MATLAB绘制响应曲线10

1.3.6 Simulink简介12

本章小结14

思考与练习题15

第2章 控制系统的数学模型16

2.1 控制系统的微分方程17

2.1.1 控制系统微分方程的建立17

2.1.2 控制系统微分方程的求解18

2.2 控制系统的传递函数18

2.2.1 传递函数的定义19

2.2.2 传递函数的求取19

2.2.3 传递函数的性质20

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简化22

2.3.3 用梅逊公式（S.J.Mason）求传递函数26

2.4 控制系统的频率特性27

2.4.1 频率特性的概念与定义28

2.4.2 频率特性的求取万法29

2.4.3 频率特性的表示方式29

2.5 典型环节的数学模型和典型系统的传递函数34

2.5.1 典型环节的数学模型34

2.5.2 典型系统的传递函数41

2.6 数学模型的MATLAB表示与变换43

2.6.1 数学模型的MATLAB表示43

2.6.2 数学模型的MATLAB变换44

本章小结46

思考与练习题47

第3章 控制系统的性能分析49

3.1 概述49

3.1.1 典型输入信号及其时间响应50

3.1.2 高阶系统的开环频率特性51

3.2 稳定性分析54

3.2.1 系统稳定性的概念54

3.2.2 线性系统稳定的充分必要条件55

3.2.3 系统稳定性的代数判据56

3.2.4 系统稳定性的频域判据57

3.2.5 系统稳定性的MATLAB分析法62

3.3 动态性能分析64

3.3.1 动态性能的时域分析64

3.3.2 动态性能的频域分析70

3.3.3 动态性能的MATLAB分析72

3.4 稳态性能分析75

3.4.1 系统误差与稳态误差75

3.4.2 稳态性能的频域分析80

本章小结81

思考与练习题82

第4章 控制系统的校正85

4.1 系统校正概述85

4.1.1 系统校正的概念85

4.1.2 系统校正的方式85

4.1.3 系统指标的确定86

4.2 串联校正86

4.2.1 串联校正装置及其特性86

4.2.2 串联校正方法88

4.3反馈校正92

4.3.1 反馈校正及效果92

4.3.2 反馈校正方法93

4.4复合校正94

4.4.1 按输入补偿的复合校正94

4.4.2 按扰动补偿的复合校正95

4.5 自动控制系统的一般设计方法95

4.5.1 设计自动控制系统的基本步骤95

4.5.2 系统固有部分开环频率特性的确定96

4.5.3 系统预期开环对数频率特性的确定97

4.5.4 系统校正环节频率特性的确定97

4.5.5 系统校正示例97

4.6 MATLAB在系统校正中的应用99

本章小结101

思考与练习题102

第5章 直流调速系统103

5.1 直流调速系统概述103

5.1.1 直流调速系统的基本概念103

5.1.2 直流调速方式104

5.1.3 晶闸管直流调速系统的机械特性106

5.1.4 生产机械对直流调速系统的要求及调速指标107

5.2 单闭环调速系统108

5.2.1 有静差单闭环调速系统108

5.2.2 无静差单闭环调速系统110

5.2.3 单闭环直流调速系统的限流保护112

5.2.4 其他单闭环调速系统113

5.2.5 检测装置114

5.3 双闭环直流调速系统115

5.3.1 最佳过渡过程的基本概念115

5.3.2 转速电流双闭环直流调速系统的原理结构和数学模型116

5.3.3 双闭环直流调速系统的静特性分析118

5.3.4 双闭环直流调速系统的动特性分析118

5.3.5 双闭环直流调速系统的工程设计120

5.4 可逆直流调速系统130

5.4.1 直流调速系统的可逆线路130

5.4.2 可逆直流调速系统中的环流分析131

5.4.3 有环流可逆直流调速系统的回馈制动133

5.4.4 逻辑控制无环流可逆直流调速系统135

5.5 直流调速系统的MATLAB仿真分析与优化设计136

5.6 直流调速系统的调试与维护137

5.6.1 系统调试137

5.6.2 系统的维护使用140

本章小结141

思考与练习题142

第6章 直流脉宽调速系统143

6.1 脉宽调制基本原理143

6.1.1 脉宽调速原理及特点143

6.1.2 不可逆PWM变换器144

6.1.3 可逆PWM变换器145

6.2 直流脉宽调速系统的控制电路147

6.2.1 脉冲宽度调制器148

6.2.2 逻辑延时及限流保护153

6.2.3 驱动电路154

6.3 直流脉宽调速系统实例分析155

本章小结157

思考与练习题157

第7章 张力控制系统158

7.1 张力控制系统概述158

7.1.1 张力系统简述158

7.1.2 张力控制方案160

7.1.3 张力控制的必要性161

7.2 张力检测的方法162

7.2.1 直接检测张力的方法162

7.2.2 间接检测张力的方法164

7.3 直接反馈张力控制系统165

7.4 扰动补偿张力控制系统167

本章小结169

思考与练习题169

第8章 位置随动系统170

8.1 位置检测与位置驱动170

8.1.1 位置检测元件170

8.1.2 相敏整流与滤波电路172

8.1.3 放大电路173

8.1.4 执行机构175

8.2 位置随动系统的控制方案和基本类型176

8.2.1 位置随动系统的控制方案176

8.2.2 位置随动系统的基本类型177

8.3 位置随动系统的控制性能与校正设计177

8.3.1 系统组成及数学模型178

8.3.2 系统的自动调节过程179

8.3.3 系统的稳态性能分析180

8.3.4 系统的动态性能分析181

8.3.5 系统的校正设计181

本章小结182

思考与练习题183

第9章 过程控制系统184

9.1 过程控制系统概述184

9.1.1 过程控制的概念184

9.1.2 过程控制系统的组成与分类184

9.1.3 过程控制系统的特点185

9.1.4 过程控制系统的性能指标185

9.2 过程参数的检测与变送186

9.2.1 测量误差186

9.2.2 检测仪表的结构187

9.2.3 温度检测与变送187

9.2.4 其他参量的检测与变送189

9.3 过程控制仪表191

9.3.1 DDZ-Ⅲ型调节器191

9.3.2 可编程调节器191

9.3.3 执行器193

9.4 单回路过程控制系统195

9.4.1 单回路过程控制系统的原理结构195

9.4.2 单回路过程控制系统的特性分析196

9.4.3 单回路过程控制系统的选型分析197

9.5 串级过程控制系统199

9.5.1 串级控制系统的结构与模型199

9.5.2 串级过程控制系统的特点与应用200

9.5.3 串级过程控制系统的设计与调整202

9.6 过程控制系统的其他形式203

本章小结206

思考与练习题207

参考文献208