目录
前言
第1章绪论1
11引言1
12自动控制系统概述2
121自动控制的基本概念2
122自动控制系统的基本组成3
123自动控制系统的基本控制方式4
13自动控制系统的分类6
131按信号传送特点或系统结构特点分类6
132按给定信号特点分类7
133按数学描述分类8
134按时间信号的性质分类9
135按系统参数是否随时间变化分类9
14对控制系统的要求和本课程的主要任务9
141对控制系统的基本要求9
142本课程的主要任务与控制系统的设计原则10
15本章小结11
16习题11
第2章控制系统的数学模型14
21引言14
22微分方程14
221线性系统微分方程的建立14
222非线性特性的线性化18
223微分方程的求解20
23传递函数21
231传递函数与脉冲响应函数21
232典型环节及其传递函数26
24结构图及其等效变换30
241结构图的基本概念30
242结构图的建立30
243结构图的等效变换32
25信号流图与梅逊公式38
251信号流图的基本概念39
252梅逊公式及其应用41
26闭环系统的传递函数43
261闭环系统的开环传递函数43
262闭环系统的传递函数44
27控制系统中数学模型的MATLAB描述45
271传递函数模型45
272零极点模型46
273传递函数模型与零极点模型间的相互转换47
274控制系统模型的连接47
28本章小结48
29习题49
第3章时域分析法54
31典型输入信号和时域性能指标54
311典型输入信号54
312控制系统的时域性能指标56
32一阶系统的时域分析57
321数学模型57
322单位阶跃响应57
323单位脉冲响应58
324单位斜坡响应58
33二阶系统的时域分析59
331数学模型59
332单位阶跃响应60
333单位脉冲响应66
334具有零点的二阶系统分析67
335二阶系统的性能改善69
34高阶系统的时域分析71
341高阶系统的单位阶跃响应71
342系统阶跃响应与闭环零、极点关系的定性分析73
343闭环主导极点和偶极子73
344高阶系统的动态性能估算74
35线性系统的稳定性分析75
351稳定性基本概念75
352线性系统稳定的充要条件75
353劳斯判据77
354赫尔维茨稳定判据79
355稳定判据的应用80
36线性系统的稳态误差81
361误差与稳态误差的定义81
362给定信号作用下的稳态误差与静态误差系数83
363扰动信号作用下的稳态误差与系统结构的关系86
364用动态误差系数法计算系统的稳态误差87
365提高系统稳态精度的措施88
37用MATLAB进行时域响应分析91
371MATLAB函数指令方式下的时域响应分析91
372利用Simulink动态结构图的时域响应仿真94
373判别系统稳定性98
38本章小结99
39习题99
第4章根轨迹分析法104
41根轨迹的基本概念104
411根轨迹的定义104
412根轨迹方程105
42绘制根轨迹的基本法则107
43广义根轨迹119
431零度根轨迹119
432参量根轨迹122
433多回路系统的根轨迹与根轨迹族124
44控制系统的根轨迹分析126
441闭环系统零、极点的确定126
442闭环零、极点分布与阶跃响应关系的定性分析131
443增加开环零、极点对根轨迹的影响132
45用MATLAB绘制系统根轨迹图137
46本章小结139
47习题139
第5章频率特性分析法143
51频率特性的基本概念143
511频率特性的定义143
512频率特性和传递函数的关系145
513正弦输入信号下稳态误差的计算146
514频率特性的表示方法146
52典型环节的频率特性148
53系统开环频率特性的绘制158
531开环幅相频率特性（极坐标图）的绘制158
532开环对数频率特性（伯德图）的绘制160
533最小相位系统与非最小相位系统163
54奈奎斯特稳定判据164
541奈奎斯特判据的数学基础164
542奈奎斯特判据166
543开环传递函数中有积分环节时奈奎斯特判据的应用167
544对数稳定判据169
55控制系统的相对稳定性170
56用频率特性分析系统品质172
561闭环频率特性及其特征量172
562频域性能指标与时域性能指标的关系173
563开环对数频率特性与时域响应的关系176
57系统传递函数的实验确定法179
571用正弦信号相关分析法测试频率特性179
572由伯德图确定系统的传递函数179
58MATLAB在频域分析中的应用182
59本章小结186
510习题186
第6章控制系统的校正191
61系统校正的基本概念191
611校正的一般概念191
612系统的性能指标191
613系统的校正方式193
614校正装置的设计方法193
62常用校正装置及其特性195
621超前校正装置195
622滞后校正装置197
623滞后超前校正装置198
63频率法串联校正202
631串联超前校正202
632串联滞后校正204
633串联滞后超前校正207
634PID校正209
635串联综合法（期望特性法）校正215
64频率法反馈校正219
641反馈校正对系统特性的影响219
642综合法反馈校正220
65MATLAB在系统校正中的应用223
651超前校正223
652滞后校正226
653PID校正228
66本章小结230
67习题231
第7章线性离散控制系统235
71离散控制系统概述235
711连续信号和离散信号235
712离散控制系统235
72信号的采样与保持237
721采样与采样方式237
722采样过程的数学描述237
723采样定理239
724零阶保持器241
73z变换243
731z变换的定义243
732z变换的求法244
733z变换的基本定理246
734z反变换247
74离散系统的数学模型250
741线性常系数差分方程250
742脉冲传递函数252
743差分方程和脉冲传递函数之间的相互转换260
75离散系统的动态性能分析261
751闭环极点的分布与动态性能的关系261
752s平面与z平面的映射关系264
753离散控制系统的时间响应及动态性能指标264
76离散系统的稳定性分析267
761稳定的充要条件267
762劳斯稳定判据267
763朱利稳定判据269
77离散系统的稳态误差分析270
771单位阶跃输入时的稳态误差271
772单位斜坡输入时的稳态误差271
773单位抛物线输入时的稳态误差272
78离散系统的校正274
781校正方式274
782数字控制器的脉冲传递函数275
783最少拍系统及其设计276
79MATLAB在离散系统中的应用279
791脉冲传递函数的建立279
792连续系统的离散化280
793离散系统的动态响应281
710本章小结282
711习题283
第8章非线性控制系统分析286
81非线性控制系统概述286
811非线性系统的特征286
812典型非线性环节及其对系统的影响288
813非线性系统的分析与设计方法291
82描述函数法292
821描述函数的基本概念292
822典型非线性特性的描述函数293
823用描述函数法分析非线性系统299
824非线性系统的简化304
83相平面法306
831相平面的基本概念306
832相轨迹的绘制307
833线性系统的相轨迹311
834奇点与奇线314
835非线性系统的相平面法分析317
836利用非线性特性改善系统的控制性能322
84MATLAB在非线性系统分析中的应用325
85本章小结330
86习题330
附录334
附录A常用函数的拉普拉斯变换表334
附录B拉普拉斯变换的一些定理335
附录C常用函数的z变换表336
参考文献338