课程简介
随着工业生产和科学技术的发展，自动控制系统已广泛应用于工农业生产、交通运输、国防现代化和航空航天等许多领域，具有极其重要的作用。《自动控制原理》专门研究有关自动控制系统中的基本概念、基本原理和基本方法，是从事自动化相关工作的广大工程技术人员和科学工作者必不可少的理论基础课之一。
在科学技术的发展进程中，自动控制原理在内容上也有了很大的扩展和更新。一般把20世纪40年代建立起来的主要处理单输入单输出定常反馈系统的理论称为经典控制理论，而把60年代以来建立起来的处理多变量和时变系统的理论称为现代控制理论。本课程对经典控制理论的基本内容作了较为详细的介绍，旨在阐明自动控制系统分析与综合的基本方法。
该课程是关于自动控制系统的基础理论，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标、自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。课程共分八章，前六章涉及线性定常连续系统的理论，具体包括控制系统的一般概念、描述控制系统的数学模型，用于系统分析的时域法、根轨迹法、频域法以及综合校正方法。第七章属于非线性控制理论，介绍分析非线性系统的相平面法和描述函数法。第八章讲述线性定常离散控制系统理论，介绍z变换理论和描述离散系统的数学模型，分析离散系统的瞬态和稳态性能，设计数字控制器等。
课程大纲
自动控制的基本概念
1-1 自动控制的发展简史（一）
1-2 自动控制的发展简史（二）
1-3 自动控制的基本原理
1-4 自动控制系统的分类及性能的基本要求
控制系统的数学模型
2-1 控制系统数学模型的建立（一）
2-2 控制系统数学模型的建立（二）
2-3 非线性方程的线性化
2-4 控制系统传递函数的概念和性质
2-5 典型环节及其传递函数
2-6 控制系统的结构图
2-7结构图的等效变换
2-8 控制系统的信号流图
2-9 梅逊公式
2-10 控制系统的传递函数
时域分析法
3-1典型输入信号
3-2系统性能指标
3-3一阶系统瞬态响应分析
3-4二阶系统的单位阶跃响应
3-5二阶系统的脉冲响应
3-6二阶系统性能指标计算(一)
3-7二阶系统性能指标计算(二)
3-8高阶系统的时域分析
3-9稳定性概念
3-10劳斯稳定性判据及应用
3-11赫尔维茨稳定判据
3-12线性系统的稳态课差
3-13稳态误差的计算
3-14降低稳态误差的方法
根轨迹分析法
4-1根轨迹的基本概念
4-2根轨迹绘制的基本规则
4-3绘制根轨迹举例
4-4参变量根轨迹的绘制
4-5正反馈系统根轨迹的绘制
4-6非最小相位系统的根轨迹
4-7开环零极点对根轨迹的影响
4-8利用根轨迹估计系统参数与性能
4-9闭环零极点分布与系统性能的关系
频域分析法
5-1 频率特性的基本概念
5-2 典型环节的极坐标图
5-3 开环系统的极坐标图
5-4 典型环节的伯德图
5-5 系统的开环对数频率特性曲线
5-6 非最小相位系统的伯德图
5-7 幅角定理
5-8 奈奎斯特稳定判据
5-9 相角裕量和幅值裕量
5-10 稳定裕量的计算
线性控制系统的校正
6-1 综合与校正的概念
6-2 基本控制规律
6-3 无源校正装置
6-4 串联超前校正
6-5 串联滞后校正
6-6 滞后-超前校正
6-7 反馈校正设计
离散时间控制系统
7-1 离散控制系统的基本概念
7-2 采样过程及其数学描述
7-3 采样定理
7-4 零阶保持器
7-5 Z变换定义
7-6 Z变换性质
7-7 Z变换方法
7-8 Z反变换方法
7-9 离散控制系统的线性差分方程
7-10 脉冲传递函数
7-11 串联环节的开环脉冲传递函数
7-12 闭环系统脉冲传递函数
7-13 离散系统稳定性分析(1)
7-14 离散系统稳定性分析(2)
7-15 离散系统的瞬态响应
7-16 离散控制系统的稳态误差
非线性系统分析
8-1 非线性控制系统的特点
8-2 典型非线性环节的数学描述
8-3 描述函数的基本概念
8-4 典型非线性特性的描述函数(1)
8-5 典型非线性特性的描述函数(2)
8-6 用描述函数分析非线性系统(1)
8-7 用描述函数分析非线性系统(2)
8-8 相平面及绘制方法(1)
8-9 相平面及绘制方法(2)
8-10 奇点与极限环
8-11 相平面法分析非线性系统
1-1 自动控制的发展简史（一）
1-2 自动控制的发展简史（二）
1-3 自动控制的基本原理
1-4 自动控制系统的分类及性能的基本要求
控制系统的数学模型
2-1 控制系统数学模型的建立（一）
2-2 控制系统数学模型的建立（二）
2-3 非线性方程的线性化
2-4 控制系统传递函数的概念和性质
2-5 典型环节及其传递函数
2-6 控制系统的结构图
2-7结构图的等效变换
2-8 控制系统的信号流图
2-9 梅逊公式
2-10 控制系统的传递函数
时域分析法
3-1典型输入信号
3-2系统性能指标
3-3一阶系统瞬态响应分析
3-4二阶系统的单位阶跃响应
3-5二阶系统的脉冲响应
3-6二阶系统性能指标计算(一)
3-7二阶系统性能指标计算(二)
3-8高阶系统的时域分析
3-9稳定性概念
3-10劳斯稳定性判据及应用
3-11赫尔维茨稳定判据
3-12线性系统的稳态课差
3-13稳态误差的计算
3-14降低稳态误差的方法
根轨迹分析法
4-1根轨迹的基本概念
4-2根轨迹绘制的基本规则
4-3绘制根轨迹举例
4-4参变量根轨迹的绘制
4-5正反馈系统根轨迹的绘制
4-6非最小相位系统的根轨迹
4-7开环零极点对根轨迹的影响
4-8利用根轨迹估计系统参数与性能
4-9闭环零极点分布与系统性能的关系
频域分析法
5-1 频率特性的基本概念
5-2 典型环节的极坐标图
5-3 开环系统的极坐标图
5-4 典型环节的伯德图
5-5 系统的开环对数频率特性曲线
5-6 非最小相位系统的伯德图
5-7 幅角定理
5-8 奈奎斯特稳定判据
5-9 相角裕量和幅值裕量
5-10 稳定裕量的计算
线性控制系统的校正
6-1 综合与校正的概念
6-2 基本控制规律
6-3 无源校正装置
6-4 串联超前校正
6-5 串联滞后校正
6-6 滞后-超前校正
6-7 反馈校正设计
离散时间控制系统
7-1 离散控制系统的基本概念
7-2 采样过程及其数学描述
7-3 采样定理
7-4 零阶保持器
7-5 Z变换定义
7-6 Z变换性质
7-7 Z变换方法
7-8 Z反变换方法
7-9 离散控制系统的线性差分方程
7-10 脉冲传递函数
7-11 串联环节的开环脉冲传递函数
7-12 闭环系统脉冲传递函数
7-13 离散系统稳定性分析(1)
7-14 离散系统稳定性分析(2)
7-15 离散系统的瞬态响应
7-16 离散控制系统的稳态误差
非线性系统分析
8-1 非线性控制系统的特点
8-2 典型非线性环节的数学描述
8-3 描述函数的基本概念
8-4 典型非线性特性的描述函数(1)
8-5 典型非线性特性的描述函数(2)
8-6 用描述函数分析非线性系统(1)
8-7 用描述函数分析非线性系统(2)
8-8 相平面及绘制方法(1)
8-9 相平面及绘制方法(2)
8-10 奇点与极限环
8-11 相平面法分析非线性系统
