自動控制（第四版）

四版序

　　「自動控制」課程為電機、機械、自動化與機電等工程科系之重 要專業科目。目前雖已有很多自動控制的中文或英文教科書，但適用於技專院校學生或自學者的基礎教科書很少。

　　有鑑於此，筆者依據在技專院校教授自動控制課程，並輔導學生參加高考、技師及研究所考試二十餘年之經驗，以「簡明、易授、易讀」為原則來編寫此書：此書涵蓋時域、頻域與狀態空間之分析與設計觀念，理論由淺入深、循序漸進，文字敘述簡明易讀，圖片清晰精確，且內文附有例題及說明，可幫助學生掌握重點，深入理解基本概念，提高解題技巧。

　　而自初版發行以來，承蒙很多大專院校採用為「自動控制」或「控制系統」課程之教科書，殊感榮幸。同時，也獲得很多教師不吝對本書提出指正與諸多寶貴建議，筆者深深感激，並竭誠地廣納這些意見，故而經多次細心校對與討論後，再次微調修訂為第四版，若仍有疏漏或不夠嚴謹之處，尚祈讀者與諸先進能繼續給予指正，以期日後再版時能更完善，不勝感荷。



張振添　謹 識

四版序

　　「自動控制」課程為電機、機械、自動化與機電等工程科系之重 要專業科目。目前雖已有很多自動控制的中文或英文教科書，但適用於技專院校學生或自學者的基礎教科書很少。

　　有鑑於此，筆者依據在技專院校教授自動控制課程，並輔導學生參加高考、技師及研究所考試二十餘年之經驗，以「簡明、易授、易讀」為原則來編寫此書：此書涵蓋時域、頻域與狀態空間之分析與設計觀念，理論由淺入深、循序漸進，文字敘述簡明易讀，圖片清晰精確，且內文附有例題及說明，可幫助學生掌握重點，深入理解基本概念，提高解題技巧。

　　而自初版...

Ch 01 導論
1-1 前言
1-2 控制系統之表示法
1-3 專有名詞認識
1-4 回授控制系統
1-5 回授控制之應用例
1-6 控制系統之分類
1-7 控制器之常見型式
1-8 控制系統之設計程序
Ch 02 數學基礎
2-1 前言
2-2 微分方程式
2-3 複變函數及s平面
2-4 複變數函數之極點與零點
2-5 矩陣
2-6 矩陣代數
2-7 拉氏轉換
2-8 拉氏轉換之基本定理
2-9 反拉氏轉換之求法
2-10 拉氏轉換求解微分方程式
Ch 03 控制系統表示法
3-1 前言
3-2 轉移函數
3-3 方塊圖
3-4 方塊圖之化簡法
3-5 訊號流程圖
3-6 梅森增益公式
3-7 應用梅森增益公式求轉移函數
3-8 狀態方程式
3-9 狀態圖
3-10 由微分方程式繪出狀態圖
3-11 由轉移函數繪出狀態圖
3-12 由狀態圖找轉移函數
Ch 04 物理系統之數學模式
4-1 前言
4-2 機械元件之特性
4-3 機械動力系統
4-4 熱力系統
4-5 水位系統
4-6 壓力系統
4-7 電網路系統
4-8 電子式PID控制器
4-9 電機系統
4-10 轉換器
Ch 05 控制系統之時域分析
5-1 前言
5-2 典型測試訊號
5-3 單位回授系統之穩態誤差
5-4 系統之暫態響應
5-5 一階系統之時間響應
5-6 二階系統之步階響應
5-7 二階系統性能規格之數學表示法
5-8 二階系統之斜坡輸入響應
5-9 高階系統轉移函數之主要極點
5-10 PID控制器之特性
Ch 06 系統之穩定性與靈敏度
6-1 前言
6-2 有界輸入有界輸出穩定性
6-3 路斯哈維次準則
6-4 路斯哈維次準則之應用
6-5 相對穩定性分析
6-6 系統之靈敏度
Ch 07 根軌跡法
7-1 前言
7-2 根軌跡之基本觀念
7-3 根軌跡之繪製法則
7-4 根軌跡之繪製
7-5 根軌跡之重要特性
7-6 根廓線
Ch 08 頻率響應法
8-1 前言
8-2 線性非時變系統之頻率響應
8-3 頻域分析之性能規格
8-4 標準二階系統之頻域特性
8-5 頻率響應函數之極座標圖
8-6 頻率響應函數之波德圖
8-7 幅量對相位圖
8-8 極小相位與非極小相位系統
8-9 實驗法決定轉移函數
Ch 09 頻域穩定性分析
9-1 前言
9-2 基本名詞與定義
9-3 奈氏穩定性準則
9-4 相對穩定性：增益邊際與相位邊際
9-5 由波德圖及幅量對相位圖決定相對穩定性
9-6 標準二階系統相位邊際與阻尼比之關係
9-7 尼可士圖
Ch 10 控制系統之設計與補償
10-1 前言
10-2 時域設計與頻域設計
10-3 增益調整法及其限制
10-4 PID控制器
10-5 PID控制器最佳增益調整法
10-6 相位超前控制器
10-7 相位落後控制器
10-8 相位落後超前控制器
10-9 根軌跡設計法
Ch 11 狀態空間分析
11-1 前言
11-2 系統之可控制性
11-3 系統之可觀測性
11-4 狀態轉移矩陣
11-5 狀態轉移方程式
11-6 轉移函數矩陣
11-7 特性方程式及特性根
11-8 可控制性典型式
11-9 觀測器典型式
11-10 轉換成可控制性典型式
11-11 狀態回授控制
11-12 觀測器設計
11-13 觀測狀態回授與全階觀測器之合成控制

Ch 01 導論
1-1 前言
1-2 控制系統之表示法
1-3 專有名詞認識
1-4 回授控制系統
1-5 回授控制之應用例
1-6 控制系統之分類
1-7 控制器之常見型式
1-8 控制系統之設計程序
Ch 02 數學基礎
2-1 前言
2-2 微分方程式
2-3 複變函數及s平面
2-4 複變數函數之極點與零點
2-5 矩陣
2-6 矩陣代數
2-7 拉氏轉換
2-8 拉氏轉換之基本定理
2-9 反拉氏轉換之求法
2-10 拉氏轉換求解微分方程式
Ch 03 控制系統表示法
3-1 前言
3-2 轉移函數
3-3 方塊圖
3-4 方塊圖之化簡法
3-5 訊號流程圖
3-6 梅森增益公式
3-7 應用梅森增益公式求轉移函數
3-8 狀態方...