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第一章 自动控制系统概述1

第一节 引言1

第二节 开环控制和闭环控制2

一、开环控制系统2

二、闭环控制系统3

第三节 自动控制系统的组成4

第四节 自动控制系统的分类5

一、按输入量变化的规律分类5

二、按系统传输信号对时间的关系分类6

三、按系统的输出量和输入量间的关系分类6

第五节 自动控制系统的性能指标6

一、系统的稳定性6

二、系统的稳态性能指标7

三、系统的动态性能指标7

第六节 研究自动控制系统的方法9

小结9

思考题10

习题10

第二章 典型自动控制系统的基本部件12

第一节 常用的检测元件12

一、温度检测元件12

二、线位移检测元件14

三、角位移检测元件16

四、转速检测元件18

第二节 直流伺服电动机与交流伺服电动机19

一、直流伺服电动机19

二、交流伺服电动机21

第三节 晶闸管（Th）直流交流调压电路22

一、晶闸管22

二、单相晶闸管全控桥式整流电路27

三、三相晶闸管半波可控整流电路30

四、三相晶闸管全控桥式整流电路32

五、晶闸管整流装置反并联可逆供电电路33

六、晶闸管交流调压电路33

第四节 双极晶体管（BJT）脉宽调制（PWM）型直流调压电路35

一、双极晶体管（BJT）36

二、双极晶体管（BJT）—脉宽调制（PWM）型直流调压电路37

第五节 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）正弦脉宽调制（SPWM）型交流变频电路41

一、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）41

二、二极管整流器—IGBT逆变器构成的交—直—交变压变频电路44

第六节 常用的调节器线路47

一、比例（P）调节器47

二、积分（I）调节器48

三、比例积分（PI）调节器49

四、惯性（T）调节器50

五、比例积分微分（PID）调节器51

小结52

思考题54

习题55

第三章 典型自动控制系统的组成和工作原理57

第一节 水位控制系统57

第二节 发动机离心调速系统58

一、液压阀控液压缸和液压阻尼器58

二、发动机离心调速系统60

第三节 具有转速负反馈的晶闸管直流调速系统61

第四节 具有电压负反馈和电流正反馈的晶闸管直流调速系统及实例分析63

一、具有电压负反馈和电流正反馈的晶闸管直流调速系统63

二、实例分析64

第五节 转速、电流双闭环晶闸管直流调速系统67

第六节 晶闸管交流调压位置随动系统70

一、晶闸管交流调压位置随动系统的工作原理70

二、位置随动系统的特点74

第七节 双极晶体管（BJT）脉宽调制（PWM）控制的直流位置随动系统74

一、系统的组成74

二、系统的工作原理74

第八节 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）正弦脉宽调制（SPWM）控制的交流变压变频（VVVF）调速系统80

一、变压变频调速的基本控制方式80

二、模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统81

三、微机控制的IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统简介82

小结84

思考题87

习题87

读图练习88

第四章 拉普拉斯变换及应用91

第一节 拉普拉斯变换的概念91

第二节 拉普拉斯变换的主要运算定理94

第三节 拉普拉斯反变换96

第四节 拉普拉斯变换应用举例97

小结102

习题103

第五章 自动控制系统的数学模型104

第一节 传递函数104

第二节 系统框图105

第三节 典型环节的传递函数和功能框106

一、比例环节107

二、积分环节107

三、理想微分环节109

四、惯性环节110

五、比例微分环节112

六、振荡环节113

七、延迟环节115

第四节 框图的变换、简化和闭环传递函数的求取116

一、框图的等效变换与简化116

二、典型自动控制系统闭环传递函数的求取120

三、交叉反馈系统框图的化简及其闭环传递函数的求取121

第五节 典型自动控制系统常用部件的传递函数与框图122

一、电路元件122

二、运算放大器及常用调节器122

三、组合机床的动力滑台124

四、直流电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机125

第六节 典型自动控制系统的数学模型129

一、水位控制系统129

二、具有转速负反馈的直流调速系统129

三、转速、电流双闭环直流调速系统130

四、位置跟随系统132

五、机械转动系统133

第七节 系统数学模型的简化处理135

小结137

思考题139

习题140

第六章 频率特性143

第一节 频率特性的基本概念143

第二节 频率特性表示方式144

一、数学式表示方式144

二、图形表示方式145

第三节 典型环节的对数频率特性149

一、比例环节149

二、积分环节149

三、理想微分环节151

四、惯性环节151

五、比例微分环节153

六、振荡环节153

七、延迟环节156

第四节 闭环系统的开环对数频率特性157

一、采用叠加的方法求串联环节的伯德图157

二、系统开环渐近对数幅频特性的简便画法159

三、最小相位系统的概念161

四、由系统（或部件）的对数频率特性求对应的传递函数163

第五节 系统的闭环频率特性165

小结167

思考题169

习题169

第七章 自动控制系统的性能分析171

第一节 自动控制系统的稳定性分析171

一、系统稳定性的概念171

二、对数频率稳定判据172

三、稳定裕量与系统的相对稳定性174

四、二阶系统的稳定性分析举例175

五、典型三阶系统的稳定性分析举例176

六、调速系统稳定性分析举例178

七、位置随动系统稳定性分析举例180

八、延迟环节对系统稳定性的影响分析举例181

第二节 自动控制系统的稳态性能分析182

一、系统稳态误差的概念182

二、系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系184

三、系统稳态误差与输入信号间的关系185

四、由系统开环对数频率特性分析系统的稳态性能187

五、自动调速系统的稳态性能分析举例188

六、位置随动系统的稳态性能分析举例189

第三节 自动控制系统的动态性能分析190

一、系统动态指标的求取190

二、系统动态性能与系统开环频率特性间的关系193

第四节 自动控制系统性能分析举例194

一、调节增益对典型二阶系统性能的影响194

二、调节增益对典型三阶系统性能的影响195

小结197

思考题198

习题199

第八章 自动控制系统的校正202

第一节 校正装置202

一、无源校正装置202

二、有源校正装置202

第二节 串联校正206

一、比例（P）串联校正206

二、比例微分（PD）校正（相位超前校正）207

三、比例积分（PI）校正（相位滞后校正）209

四、比例积分微分（PID）校正（相位滞后-超前校正）211

第三节 反馈校正214

第四节 顺馈补偿218

一、扰动顺馈补偿219

二、输入顺馈补偿220

第五节 系统分析方法综述222

小结223

思考题224

习题225

附录228

附录A 常用文字符号228

附录B 自动控制技术术语中、英文名词对照（以汉语拼音序排列）232

参考文献240

后记241

《自动控制系统及应用》自学考试大纲243

后记271