第1章自动控制系统概述1
1 1自动控制的基本原理21 1 1自动控制问题的引出21 1 2控制方式5
1 2自动控制系统的基本组成10
1 3自动控制系统实例111 3 1函数记录仪111 3 2磁盘驱动读取系统121 3 3导弹发射架方位控制131 3 4机器人13
1 4自动控制系统的分类141 4 1按给定输入信号特征
分类141 4 2按系统模型的数学特性
分类151 4 3其他类型的分类16
1 5自动控制系统的基本要求161 5 1稳定性161 5 2快速性171 5 3准确性17
1 6控制工程设计概论181 6 1工程设计181 6 2控制系统设计181 6 3系统分析与设计工具
MATLAB19
1 7自动控制理论的发展概况201 7 1早期的自动控制211 7 2经典控制理论211 7 3现代控制理论22
1 8小结22
1 9习题23
第2章控制系统的数学模型27
2 1控制系统的时域数学模型272 1 1线性元件的微分方程282 1 2控制系统微分方程的
建立332 1 3线性系统的基本特性352 1 4非线性系统的小偏差
线性化35
2 2线性系统的传递函数372 2 1传递函数的定义和性质372 2 2典型元部件的传递函数42
2 3结构图及其等效变换482 3 1结构图的组成与绘制482 3 2结构图的等效变换51
2 4信号流图及梅逊公式582 4 1信号流图的组成及性质582 4 2信号流图的绘制592 4 3梅逊增益公式61
2 5闭环系统传递函数64
2 6控制系统建模的MATLAB
方法65
2 7数学模型的实验测定法67
2 8小结68
2 9习题69
第3章时域分析法73
3 1控制系统时间响应的性能
指标733 1 1典型输入信号733 1 2时间响应过程753 1 3时域性能指标75
3 2一阶系统时域分析773 2 1数学模型783 2 2单位阶跃响应783 2 3单位脉冲响应793 2 4单位斜坡响应80
3 3二阶系统时域分析823 3 1数学模型823 3 2单位阶跃响应833 3 3动态性能指标计算873 3 4改善二阶系统性能的常用
方法95
3 4高阶系统时域分析1013 4 1高阶系统的阶跃响应1013 4 2闭环主导极点和动态性能
分析105
3 5稳定性分析1073 5 1稳定的概念和定义1073 5 2稳定的充要条件1083 5 3稳定的代数判据109
3 6稳态误差分析1153 6 1误差与稳态误差1163 6 2给定信号作用下的稳态误差
计算1173 6 3扰动作用下的稳态误差
计算1213 6 4提高控制精度的措施123
3 7小结126
3 8习题127
第4章根轨迹分析法133
4 1根轨迹的基本概念1334 1 1根轨迹图1334 1 2闭环零极点与开环零极点的
关系1354 1 3根轨迹方程137
4 2根轨迹的绘制法则138
4 3其他形式的根轨迹1514 3 1参数根轨迹1514 3 2零度根轨迹153
4 4基于MATLAB的根轨迹图
绘制156
4 5根轨迹分析1584 5 1闭环零极点与时间
响应1584 5 2系统性能的定性分析159
4 6小结165
4 7习题166
第5章基本控制律与机器人关节角
控制分析170
5 1基本控制律分析1715 1 1比例(Ｐ)控制1715 1 2比例微分(PD)控制1715 1 3比例积分(PI)控制1725 1 4比例积分微分(PID)
控制173
5 2线性系统时域仿真的MATLAB
方法1765 2 1基于脚本文件的仿真1765 2 2基于模型文件的仿真178
5 3PID控制器的参数整定1825 3 1衰减曲线法1825 3 2稳定边界法1835 3 3其他方法183
5 4机器人关节角控制系统设计
与分析1845 4 1某ARMⅡ电动肩关节角
控制系统1855 4 2PID控制律设计1865 4 3斜坡型输入指令响应189
5 5小结190
5 6习题191
第6章频域分析法193
6 1频率特性1936 1 1频率特性的基本概念1936 1 2频率特性的图形表示196
6 2典型环节的频率特性1996 2 1比例环节1996 2 2积分环节和微分环节1996 2 3惯性环节和一阶微分
环节2016 2 4振荡环节与二阶微分
环节2036 2 5延迟环节206
 
目录6 3开环系统频率特性图
绘制2076 3 1开环伯德图的绘制2076 3 2开环极坐标图的近似
绘制2116 3 3最小相位系统214
6 4频域稳定性判据2176 4 1幅角原理2176 4 2奈奎斯特稳定性判据219
6 5稳定裕度2256 5 1相位裕度2256 5 2幅值裕度226
6 6闭环频率特性228
6 7基于MATLAB的频率特性
图绘制229
6 8频率特性分析2326 8 1三频段的概念2326 8 2开环频域指标与时域指标的
关系2336 8 3闭环频域指标与时域指标的
关系235
6 9小结237
6 10习题238
第7章控制系统的综合与校正242
7 1系统校正的基本概念2427 1 1性能指标2437 1 2校正方式2437 1 3校正设计方法245
7 2常用串联校正装置及其
特性2467 2 1超前校正网络2467 2 2滞后校正网络2497 2 3滞后超前校正
网络252
7 3串联校正的频域法设计2547 3 1串联超前校正设计2547 3 2串联滞后校正设计2607 3 3串联滞后超前设计2657 3 4期望开环对数幅频特性
设计法268
7 4反馈校正与复合校正2697 4 1反馈校正的原理与
特点2697 4 2复合校正272
7 5小结275
7 6习题275
第8章非线性系统279
8 1控制系统的非线性特性2798 1 1典型的非线性特性2798 1 2非线性系统的若干
特征2818 1 3非线性控制系统的分析与
设计方法283
8 2描述函数法2838 2 1描述函数定义2838 2 2典型非线性特性的描述
函数2858 2 3非线性系统描述函数法
分析288
8 3相平面法2918 3 1相平面法的基本概念2918 3 2相平面图的绘制2928 3 3相轨迹的基本特性294
8 3 4非线性系统的相平面法
分析296
8 4非线性系统分析的MATLAB
方法299
8 5小结301
8 6习题302
第9章离散控制系统304
9 1离散控制系统基本
概念3049 1 1采样控制系统3049 1 2数字控制系统3059 1 3离散控制系统的特点306
9 2信号采样和复现3069 2 1信号采样3069 2 2采样信号频谱分析3079 2 3香农采样定理3089 2 4信号复现308
9 3z变换及反变换3109 3 1z变换定义3109 3 2z变换的求法3119 3 3z变换的性质3129 3 4z反变换313
9 4离散系统的数学模型3159 4 1差分方程3159 4 2脉冲传递函数316
9 5离散控制系统性能分析3239 5 1离散控制系统的
稳定性3239 5 2离散控制系统的稳态
误差3279 5 3离散系统动态性能330
9 6线性离散系统分析的MATLAB
方法332
9 7小结335
9 8习题335
附录A拉氏变换概述337
A 1拉普拉斯变换的定义337
A 2几种典型函数的拉氏
变换337A 2 1单位阶跃函数1(t)的
拉氏变换337A 2 2指数函数f(t)=e－at的
拉氏变换338A 2 3正弦函数与余弦函数的拉氏
变换338A 2 4单位脉冲函数δ(t)的拉氏
变换339A 2 5单位斜坡函数的拉氏
变换339A 2 6单位加速度函数的拉氏
变换340
A 3拉氏变换的主要定理340A 3 1叠加定理341A 3 2微分定理341A 3 3积分定理341A 3 4复数位移定理342A 3 5终值定理342
A 4拉普拉斯反变换344
A 5应用拉氏变换解线性微分
方程347
附录B精选习题详解349
B 1第1章习题349
B 2第2章习题350
B 3第3章习题352
B 4第4章习题355
B 5第6章习题357
B 6第7章习题361
B 7第8章习题362
B 8第9章习题365
参考文献368