自动控制原理 / 一流本科专业一流本科课程建设系列教材
定价：￥45.00
作者： 董立静，吴斌，程卫东，延皓等
出版时间：2026-05-14
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111800262
- 1-1
- 2026-05-14
- 301
内容简介
自动控制的核心是通过系统分析和控制器设计，使得系统实现稳、快、准的运行效果。本书旨在系统介绍自动控制的基本原理、分析和设计方法，帮助读者建立控制理论基础，并培养读者解决实际工程问题的能力。本书共6章，第1章为自动控制系统概述，第2章为自动控制系统的数学模型，第3章为时域分析法，第4章为根轨迹法，第5章为频域分析法，第6章为控制器的设计方法及应用。
本书面向高等院校自动化类、机械类、仪器类等相关专业的学生及控制领域的工程技术人员。本书内容兼顾理论基础与工程应用，旨在满足相关专业课程教学需求，同时为从事控制系统设计、分析与调试工作的工程技术人员提供参考。
本书面向高等院校自动化类、机械类、仪器类等相关专业的学生及控制领域的工程技术人员。本书内容兼顾理论基础与工程应用，旨在满足相关专业课程教学需求，同时为从事控制系统设计、分析与调试工作的工程技术人员提供参考。
目录
目录
前言
第1章自动控制系统概述
1.1引言
1.2自动控制系统的基本组成
1.3自动控制系统的类型
1.3.1恒值系统与随动系统
1.3.2线性系统与非线性系统
1.3.3单变量系统与多变量系统
1.4自动控制系统的基本性能要求与分析方法
1.4.1自动控制系统的基本性能要求
1.4.2自动控制系统的分析与设计方法
1.5自动控制系统应用实例
1.5.1轨道交通领域应用实例——钢轨探伤车探头自动对中系统
1.5.2航空航天领域应用实例——航天器姿态控制系统
1.6循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第2章自动控制系统的数学模型
2.1微分方程
2.1.1机械系统
2.1.2电气系统
2.1.3液压系统
2.1.4热工系统
2.1.5非线性系统的线性化
2.2传递函数
2.2.1拉普拉斯变换
2.2.2传递函数的定义
2.2.3典型环节的传递函数
2.3自动控制系统的结构图及等效传递函数
2.3.1系统结构图组成
2.3.2结构图的等效变换和简化
2.4自动控制系统的信号流图及等效传递函数
2.5用MATLAB描述系统模型
2.5.1系统数学模型的MATLAB生成
2.5.2系统数学模型间的转换
2.5.3环节模型间的连接
2.6循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
2.6.1直流电动机建模
2.6.2直流电动机速度闭环控制系统
本章小结
专业术语
习题
第3章时域分析法
3.1典型输入信号与控制系统时间响应
3.1.1典型输入信号
3.1.2控制系统的时间响应
3.2控制系统的时域分析
3.2.1一阶系统的时域分析
3.2.2二阶系统的时域分析
3.2.3高阶系统的时域分析
3.3线性系统稳定性分析
3.3.1系统稳定的充分必要条件
3.3.2劳斯稳定判据
3.3.3劳斯稳定判据的应用
3.4反馈系统的稳态误差分析
3.4.1稳态误差的基本概念
3.4.2典型给定信号下的稳态误差与系统结构参数的关系
3.4.3扰动信号下系统的稳态误差
3.5控制器对系统性能的改善
3.5.1改善系统稳定性
3.5.2改善系统动态性能
3.5.3改善系统稳态性能
3.6应用MATLAB进行系统时域分析
3.6.1判别系统的稳定性
3.6.2线性系统的时域响应
3.6.3系统的稳态性能分析
3.7循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第4章根轨迹法
4.1根轨迹法的基本概念
4.1.1反馈系统的根轨迹
4.1.2反馈系统的根轨迹方程
4.2绘制根轨迹的基本法则
4.3广义根轨迹
4.4应用根轨迹法进行系统分析
4.4.1系统性能的定性分析
4.4.2控制器对系统根轨迹的影响
4.5应用MATLAB进行系统根轨迹绘制
4.5.1绘制控制系统的根轨迹图
4.5.2求根轨迹上任意点的增益值
4.6循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第5章频域分析法
5.1频率特性的基本概念
5.1.1频率特性与频宽
5.1.2频率特性的获取
5.2幅相频率特性-奈奎斯特图（Nyquist图）
5.2.1幅相频率特性概念
5.2.2典型环节的奈奎斯特图（Nyquist图）
5.2.3反馈系统的开环奈奎斯特图（Nyquist图）
5.2.4反馈系统的奈奎斯特稳定判据
5.3对数频率特性-伯德图（Bode图）
5.3.1对数频率特性概念
5.3.2典型环节的伯德图（Bode图）
5.3.3反馈系统的开环伯德图（Bode图）
5.3.4反馈系统的伯德稳定判据
5.3.5最小相位系统
5.4稳定裕量
5.4.1相位裕量概念
5.4.2相位裕量计算
5.4.3幅值裕量
5.5反馈系统的常用频域指标
5.5.1开环频域指标——相位裕量
5.5.2闭环频域指标——系统频宽
5.5.3闭环频域指标——谐振频率与谐振峰值
5.5.4控制器对系统频率特性的影响
5.6基于MATLAB的系统频域分析
5.6.1基于MATLAB的典型环节频域分析
5.6.2基于MATLAB的高阶系统频域分析
5.7循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第6章控制器的设计方法及应用
6.1控制器的设计方法概述
6.2PID控制器基本结构与特性
6.2.1PI控制器
6.2.2PD控制器
6.2.3PID控制器
6.3PID控制器参数整定方法
6.3.1经验试凑法
6.3.2齐格勒-尼科尔斯整定方法（Z-N法）
6.3.3极点配置法
6.4使用MATLAB进行控制器设计
6.5循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
参考文献
前言
第1章自动控制系统概述
1.1引言
1.2自动控制系统的基本组成
1.3自动控制系统的类型
1.3.1恒值系统与随动系统
1.3.2线性系统与非线性系统
1.3.3单变量系统与多变量系统
1.4自动控制系统的基本性能要求与分析方法
1.4.1自动控制系统的基本性能要求
1.4.2自动控制系统的分析与设计方法
1.5自动控制系统应用实例
1.5.1轨道交通领域应用实例——钢轨探伤车探头自动对中系统
1.5.2航空航天领域应用实例——航天器姿态控制系统
1.6循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第2章自动控制系统的数学模型
2.1微分方程
2.1.1机械系统
2.1.2电气系统
2.1.3液压系统
2.1.4热工系统
2.1.5非线性系统的线性化
2.2传递函数
2.2.1拉普拉斯变换
2.2.2传递函数的定义
2.2.3典型环节的传递函数
2.3自动控制系统的结构图及等效传递函数
2.3.1系统结构图组成
2.3.2结构图的等效变换和简化
2.4自动控制系统的信号流图及等效传递函数
2.5用MATLAB描述系统模型
2.5.1系统数学模型的MATLAB生成
2.5.2系统数学模型间的转换
2.5.3环节模型间的连接
2.6循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
2.6.1直流电动机建模
2.6.2直流电动机速度闭环控制系统
本章小结
专业术语
习题
第3章时域分析法
3.1典型输入信号与控制系统时间响应
3.1.1典型输入信号
3.1.2控制系统的时间响应
3.2控制系统的时域分析
3.2.1一阶系统的时域分析
3.2.2二阶系统的时域分析
3.2.3高阶系统的时域分析
3.3线性系统稳定性分析
3.3.1系统稳定的充分必要条件
3.3.2劳斯稳定判据
3.3.3劳斯稳定判据的应用
3.4反馈系统的稳态误差分析
3.4.1稳态误差的基本概念
3.4.2典型给定信号下的稳态误差与系统结构参数的关系
3.4.3扰动信号下系统的稳态误差
3.5控制器对系统性能的改善
3.5.1改善系统稳定性
3.5.2改善系统动态性能
3.5.3改善系统稳态性能
3.6应用MATLAB进行系统时域分析
3.6.1判别系统的稳定性
3.6.2线性系统的时域响应
3.6.3系统的稳态性能分析
3.7循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第4章根轨迹法
4.1根轨迹法的基本概念
4.1.1反馈系统的根轨迹
4.1.2反馈系统的根轨迹方程
4.2绘制根轨迹的基本法则
4.3广义根轨迹
4.4应用根轨迹法进行系统分析
4.4.1系统性能的定性分析
4.4.2控制器对系统根轨迹的影响
4.5应用MATLAB进行系统根轨迹绘制
4.5.1绘制控制系统的根轨迹图
4.5.2求根轨迹上任意点的增益值
4.6循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第5章频域分析法
5.1频率特性的基本概念
5.1.1频率特性与频宽
5.1.2频率特性的获取
5.2幅相频率特性-奈奎斯特图（Nyquist图）
5.2.1幅相频率特性概念
5.2.2典型环节的奈奎斯特图（Nyquist图）
5.2.3反馈系统的开环奈奎斯特图（Nyquist图）
5.2.4反馈系统的奈奎斯特稳定判据
5.3对数频率特性-伯德图（Bode图）
5.3.1对数频率特性概念
5.3.2典型环节的伯德图（Bode图）
5.3.3反馈系统的开环伯德图（Bode图）
5.3.4反馈系统的伯德稳定判据
5.3.5最小相位系统
5.4稳定裕量
5.4.1相位裕量概念
5.4.2相位裕量计算
5.4.3幅值裕量
5.5反馈系统的常用频域指标
5.5.1开环频域指标——相位裕量
5.5.2闭环频域指标——系统频宽
5.5.3闭环频域指标——谐振频率与谐振峰值
5.5.4控制器对系统频率特性的影响
5.6基于MATLAB的系统频域分析
5.6.1基于MATLAB的典型环节频域分析
5.6.2基于MATLAB的高阶系统频域分析
5.7循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
第6章控制器的设计方法及应用
6.1控制器的设计方法概述
6.2PID控制器基本结构与特性
6.2.1PI控制器
6.2.2PD控制器
6.2.3PID控制器
6.3PID控制器参数整定方法
6.3.1经验试凑法
6.3.2齐格勒-尼科尔斯整定方法（Z-N法）
6.3.3极点配置法
6.4使用MATLAB进行控制器设计
6.5循序渐进设计实例——直流电动机调速系统
本章小结
专业术语
习题
参考文献
