第一章
自动控制：在无人直接参加的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使得表征受控对象物理特征的被控量等于给定值或按给定信号变化规律去变化。
自动控制系统：是由控制装置和受控对象所组成，它们以某种相互依赖的的方式组合成为一个有机整体，并对受控对象进行自动控制。
控制器：对受控对象起控制作用装置的总体，称做控制装置或控制器。
被控对象：要求实现自动控制的机器，设备或生产过程。
输出量：表现于控制对象或系统输出端，并要求实现自动控制的物理量。
输入量：作用于控制对象或系统输入端，并可使系统具有预定功能或预定输出的物理量。
扰动：所有妨碍控制量对被控量按要求进行正常控制的因素，称为干扰量或扰动量。
自动控制原理的主要任务：分析和设计自动控制系统的性能。自动控制系统的基本控制方式：开环控制、闭环控制和复合控制。开环控制分为按输入补偿开环控制和按干扰补偿的开环控制。开环控制的特点是系统结构和控制过程均很简单，但抗扰能力差，控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。
闭环控制的特点是减小或消除由于扰动所形成的偏差值，具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。复合控制分为按输入前馈补偿复合控制和按扰动前馈补偿复合控制。
自动控制系统的分类：线性系统和非线性系统；定常系统和时变系统；连续系统和离散系统；恒值系统（给定值为一定值）、随动系统（给定值按照事先不知道的时间函数变化）和程序控制系统（给定值按照一定的时间函数变化）。
对控制系统的性能要求：稳定性（系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力）；快速性（表明了系统输出对输入响应的快慢程度）；准确性（反映了系统在一定外部信号作用下的稳态精度）。
第二章
数学模型的概念：数学模型是描述系统元、部件及系统动态特性的数学表达式，是对系统进行分析研究的主要依据。
建立数学模型的方法分为: 解析法（依据系统及元件各变量之间所遵循的物理，化学定律列写出变量间的数学表达式，并实验验证）
和实验法（对系统或元件输入一定形式的信号根据系统或元件的输出响应，经过数据处理而辨识出系统的数学模型）。
控制系统常用的数学模型：微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性。
建立系统微分方程的一般步骤：一、确定系统输入变量和输出变量；二、建立初始微分方程组；三、消除中间变量，将式子标准化。
传递函数的定义：传递函数是一种复数域数学模型，其定义为在零初始条件下，线性定常系统输出量拉氏变换与系统输入量拉氏变换之比。
传递函数描述系统性能的特点：1、只适用于线性定常系统；2、表示了系统的固有特性，与外施信号的大小和形式无关；3、分子阶次≤分母的阶次，即m≤n；4、传递函数是在零初始条件下定义的，因而不能反映非零初始条件下系统的运动方程。
动态结构图的概念：动态结构图是传递函数的图形表示法，由若干基本符号构成，即信号线、传递方框、综合点和引出点。
动态结构图应用特点：直观地表示出系统中各变量之间的数学关系及信号的传递过程。
动态结构图等效变换的原则：被变换部分的输入量和输出量之间的数学关系在变换前后保持不变。
反馈控制系统的传递函数类型：开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数。
第三章
对于线性定常系统，常用的分析和设计方法有：时域分析法、根轨迹分析法和频率特性法。
控制系统的性能指标：系统的性能指标分为动态性能指标和稳态性能指标。动态指标又可分为跟随性能指标和抗扰性能指标。
时域分析法分析系统性能的基本方法：根据系统的输出响应求取系统的性能指标，从而分析系统的性能。
系统响应的稳态分量既与系统的输入有关，又与系统的传递函数有关；而系统的瞬态分量取决于系统的传递函数。这一结论适用于任何阶次的线性定常系统。
某输入信号导数的输出响应等于该输入信号输出响应的导数，同理，某输入信号积分的输出响应等于该输入信号输出响应的积分。对于二阶系统的单位阶跃响应，ζ值越大，系统的平稳性越好；ζ值越小，输出响应振荡越强。
二阶系统性能分析要点：平稳性，主要由ζ决定，ζ↑→σ%↓→平稳性
越好，ζ= 0时,系统等幅振荡，不能稳定工作，ζ一定时ωn↑→ωd↑，系统平稳性变差；快速性：由ζ和ωn决定，ωn一定时，若ζ较小，则ζ↑→ ts↓，当ζ>0.707之后又有ζ↑→ ts↑，ζ一定时，ωn↑→ ts↓，故为获得较好的快速性，ζ不能太大或太小，而ωn越大越好。准确性：ζ的增加和ωn的减小虽然对系统的平稳性有利，但使得系统跟踪斜坡信号的稳态误差增加。
对于二阶系统，增加零点后，上升时间缩短，系统的初始响应加快，系统的振荡性也增加，零点模值越小，与极点间距离越大，超调越大，振荡越强烈。
如果参数选择适当，闭环零点将有助于减小稳态误差，如实现系统在单位斜坡信号输入下无稳态误差，开环零点对稳态误差没有影响。
通过比例微分环节和微分负反馈环节这两种附加装置改变二阶系统的结构,可以达到改善系统性能的目的。
稳定性：系统受外作用力后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。
系统稳定的充分与必要条件：系统所有特征根的实部小于零，即特征方程的根位于S左半平面。
劳斯稳定判据是根据闭环传递函数特征方程式的各项系数，按一定的规则排列成劳斯表，根据表中第一列系数正负符号的变化情况来判别系统的稳定性。
系统稳定的(必要)条件：特征方程式各项系数都大于零；劳斯表中第一列元素均为正值。
1、劳斯表第一列元素符号改变的次数等于该特征方程的正实部根的个数；2、劳斯表中某行的第一个元素为零，便可判定系统不稳定；3、劳斯表中某一行的元素全为零，表示相应方程中含有大小相等、符号相反的实根或者共轭复根；4、劳斯表中某行的元素同乘以某正数，不影响系统稳定性的判断。
结构性不稳定系统的改进措施：积分环节外加单位负反馈、系统中加入比例微分环节。
系统输入的阶次越高，稳态误差越大，系统的型号越高（系统开环传递函数中的积分环节数目越多），稳态误差越小。
第四章
根轨迹分析法的主要内容：研究S 平面上根的位置随参数变化的规律及其与系统性能的关系。
根轨迹的定义：系统的一个或多个参数由零变到无穷大时，闭环特征方程的根在S平面上移动的轨迹。
根轨迹方程分解为幅值方程和相角方程，而相角方程是确定根轨迹上点的充要条件。
系统的性能主要由系统闭环传递函数的极点决定，输出响应的形式取决于闭环传递函数的极点，输出响应各项的系数则由极点和零点共同确定。
负实数极点离虚轴越远，对应分量est衰减越快，系统调节时间就越短，响应越快。
闭环复数极点的实部ζω反映了系统的调整时间；闭环极点的虚部ωd表征了系统输出响应的振荡频率；闭环极点与坐标原点的距离ωn表征了系统的无阻尼自然振荡频率；闭环极点与负实轴的夹角β反映了系统的超调量、闭环极点在s 左、右平面的分布反映了系统的稳定性。
主导极点的判断：1、离虚轴很近；2、附近无零点；3、其他极点离虚轴距离为其三倍以上。
已知根轨迹增益Kr确定闭环极点，采用试探法，切记G(s)H(s)=-1。增加【合适】的开环零点，将使根轨迹向左弯曲，选择适当Kr值，既可使闭环极点离虚轴有一定的距离，又可使β角较小，降低超调量。
增加开环极点，系统的稳定性变差。所增加极点的模值越小，根轨迹向右弯曲趋势越明显，对系统稳定性的影响也就越大。
已知Kr确定闭环极点位置：采用试探法先找出实数极点，再采用长除法确定复数极点。
已知性能指标确定闭环极点位置和Kr：σ%→β角，ts→ 实部，作出根轨迹图，找到闭环极点，利用幅值方程求的Kr。
第五章
频率特性法是一种图解分析法，主要是通过系统的开环频率特性来分析闭环系统的性能，可避免繁琐复杂的运算，计算量较小。最小相位环节：开环传递函数中没有s右半平面上的极点和零点。最小相位环节对数幅频特性与对数相频特性之间存在着唯一的对应关系。
常用的频率特性曲线：幅相频率特性曲线（奈氏图）和对数频率特性曲线（伯德图）。
