第1章自动控制的一般概念1.1引言1.2自动控制理论发展概述1.3自动控制和自动控制系统的基本概念1.3.1自动控制问题的提出1.3.2开环控制系统1.3.3闭环控制系统1.3.4开环控制系统与闭环控制系统的比较1.3.5复合控制系统1.4自动控制系统的基本组成1.5控制系统示例1.6自动控制系统的分类1.6.1恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统1.6.2定常系统和时变系统1.6.3线性系统和非线性系统1.6.4连续系统与离散系统1.6.5单变量系统和多变量系统1.7对控制系统性能的基本要求1.8本课程的研究内容1.9小结习题第2章控制系统的数学模型2.1引言2.2控制系统的时域数学模型2.2.1线性元部件、线性系统微分方程的建立2.2.2非线性系统微分方程的线性化2.2.3线性定常微分方程求解2.2.4运动的模态2.3控制系统的复域数学模型2.3.1传递函数2.3.2常用控制元件的传递函数2.3.3典型环节2.3.4传递函数的标准形式2.4控制系统的结构图及其等效变换2.4.1结构图2.4.2结构图等效变换2.5控制系统的信号流图2.5.1信号流图2.5.2梅逊增益公式2.6控制系统的传递函数2.6.1系统的开环传递函数2.6.2闭环系统的传递函数2.6.3闭环系统的误差传递函数2.7小结习题第3章线性系统的时域分析与校正3.1概述3.1.1时域法的作用和特点3.1.2时域法常用的典型输入信号3.1.3系统的时域性能指标3.2一阶系统的时间响应及动态性能3.2.1一阶系统传递函数标准形式及单位阶跃响应3.2.2一阶系统动态性能指标计算3.2.3典型输入下一阶系统的响应3.3二阶系统的时间响应及动态性能3.3.1二阶系统传递函数标准形式及分类3.3.2过阻尼二阶系统动态性能指标计算3.3.3欠阻尼二阶系统动态性能指标计算3.3.4改善二阶系统动态性能的措施3.3.5附加闭环零极点对系统动态性能的影响3.4高阶系统的阶跃响应及动态性能3.4.1高阶系统单位阶跃响应3.4.2闭环主导极点3.4.3估算高阶系统动态性能指标的零点极点法3.5线性系统的稳定性分析3.5.1稳定性的概念3.5.2稳定的充要条件3.5.3稳定判据3.6线性系统的稳态误差3.6.1误差与稳态误差3.6.2计算稳态误差的一般方法3.6.3静态误差系数法3.6.4干扰作用引起的稳态误差分析3.6.5动态误差系数法3.7线性系统时域校正3.7.1反馈校正3.7.2复合校正3.8小结习题第4章根轨迹法4.1根轨迹法的基本概念4.1.1根轨迹的基本概念4.1.2根轨迹与系统性能4.1.3闭环零、极点与开环零、极点之间的关系4.1.4根轨迹方程4.2绘制根轨迹的基本法则4.3广义根轨迹4.3.1参数根轨迹4.3.2零度根轨迹4.4利用根轨迹分析系统性能4.4.1利用闭环主导极点估算系统的性能指标4.4.2开环零、极点分布对系统性能的影响4.5小结习题第5章线性系统的频域分析与校正5.1频率特性的基本概念5.1.1频率响应5.1.2频率特性5.1.3频率特性的图形表示方法5.2幅相频率特性（nyquist图）5.2.1典型环节的幅相特性曲线5.2.2开环系统幅相特性曲线的绘制5.3对数频率特性（bode图）5.3.1典型环节的bode图5.3.2开环系统bode图的绘制5.3.3由对数幅频特性曲线确定开环传递函数5.3.4最小相角系统和非最小相角系统5.4频域稳定判据5.4.1奈奎斯特稳定判据5.4.2奈奎斯特稳定判据的应用5.4.3对数稳定判据5.5稳定裕度5.5.1稳定裕度的定义5.5.2稳定裕度的计算5.6利用开环对数幅频特性分析系统的性能5.6.1l（ω）低频渐近线与系统稳态误差的关系5.6.2l（ω）中频段特性与系统动态性能的关系5.6.3l（ω）高频段与系统抗高频干扰能力的关系5.7闭环频率特性曲线的绘制5.7.1用向量法求闭环频率特性5.7.2尼柯尔斯图线5.8利用闭环频率特性分析系统的性能5.8.1闭环频率特性的几个特征量5.8.2闭环频域指标与时域指标的关系5.9频率法串联校正5.9.1相角超前校正5.9.2相角滞后校正5.9.3滞后-超前校正5.9.4串联pid校正5.10小结习题第6章线性离散系统的分析与校正6.1离散系统6.2信号采样与保持6.2.1信号采样6.2.2采样定理6.2.3采样周期的选择6.2.4零阶保持器6.3z变换6.3.1z变换定义6.3.2z变换方法6.3.3z变换基本定理6.3.4z反变换6.3.5z变换的局限性6.4离散系统的数学模型6.4.1差分方程及其解法6.4.2脉冲传递函数6.4.3开环系统脉冲传递函数6.4.4闭环系统脉冲传递函数6.5稳定性分析6.5.1s域到z域的映射6.5.2稳定的充分必要条件6.5.3稳定性判据6.6稳态误差计算6.6.1一般方法(利用终值定理)6.6.2静态误差系数法6.6.3动态误差系数法6.7动态性能分析6.7.1闭环极点分布与瞬态响应6.7.2动态性能分析6.8离散系统的模拟化校正6.8.1常用的离散化方法6.8.2模拟化校正举例6.9离散系统的数字校正6.9.1数字控制器的脉冲传递函数6.9.2最少拍系统设计6.10小结习题第7章非线性控制系统分析7.1非线性控制系统概述7.1.1非线性现象的普遍性7.1.2控制系统中的典型非线性特性7.1.3非线性控制系统的特点7.1.4非线性控制系统的分析方法7.2相平面法7.2.1相平面的基本概念7.2.2相轨迹的性质7.2.3相轨迹的绘制7.2.4由相轨迹求时间解7.2.5二阶线性系统的相轨迹7.2.6非线性系统的相平面分析7.3描述函数法7.3.1描述函数的基本概念7.3.2典型非线性特性的描述函数7.3.3用描述函数法分析非线性系统7.4改善非线性系统性能的措施7.4.1调整线性部分的结构参数7.4.2改变非线性特性7.4.3非线性特性的利用7.5小结习题第8章控制系统的状态空间分析与综合8.1控制系统的状态空间描述8.1.1系统数学描述的两种基本形式8.1.2状态空间描述常用的基本概念8.1.3系统的传递函数矩阵8.1.4线性定常系统动态方程的建立8.2线性系统的运动分析8.2.1线性定常连续系统的自由运动8.2.2状态转移矩阵的性质8.2.3线性定常连续系统的受控运动8.2.4线性定常离散系统的运动分析8.2.5连续系统的离散化8.3控制系统的李雅普诺夫稳定性分析8.3.1李雅普诺夫稳定性概念8.3.2李雅普诺夫稳定性间接判别法8.3.3李雅普诺夫稳定性直接判别法8.3.4线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析8.3.5李雅普诺夫稳定性、bibs稳定性、bibo稳定性之间的关系8.4线性系统的可控性和可观测性8.4.1可控性和可观测性的概念8.4.2线性定常系统的可控性8.4.3线性定常系统的可观测性8.4.4可控性、可观测性与传递函数矩阵的关系8.4.5连续系统离散化后的可控性与可观测性8.5线性系统非奇异线性变换及系统的规范分解8.5.1线性系统的非奇异线性变换及其性质8.5.2几种常用的线性变换8.5.3对偶原理8.5.4线性系统的规范分解8.6线性定常控制系统的综合设计8.6.1状态反馈与极点配置8.6.2输出反馈与极点配置8.6.3状态重构与状态观测器设计8.6.4降维状态观测器的概念8.7小结习题附录a拉普拉斯变换及反变换a.1拉普拉斯变换的基本性质a.2常用函数的拉普拉斯变换和z变换a.3用查表法进行拉普拉斯反变换附录b常见的无源及有源校正网络附录c综合练习题附录d习题答案参考文献