前言第1章 绪论1.1 引言1.1.1 自动控制理论的发展1.1.2 人工控制与自动控制1.1.3 开环控制与闭环控制1.1.4 闭环控制系统的基本组成和术语定义1.2 自动控制系统的分类1.2.1 线性控制系统和非线性控制系统1.2.2 恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统1.2.3 连续控制系统和离散控制系统1.3 对自动控制系统的基本性能要求1.3.1 稳定性1.3.2 快速性1.3.3 准确性1.4 MATLAB?Simulink介绍1.5 本章小结思考题与习题第2章 控制系统的数学模型2.1 微分方程2.1.1 系统微分方程的建立2.1.2 建立微分方程的步骤2.2 传递函数2.2.1 传递函数的定义2.2.2 传递函数的性质2.3 典型环节的传递函数2.3.1 比例环节2.3.2 积分环节2.3.3 惯性环节2.3.4 微分环节2.3.5 振荡环节2.3.6 延迟环节2.4 动态结构图的等效变换2.4.1 动态结构图的建立2.4.2 动态结构图的等效变换法则2.4.3 动态结构图的等效变换举例2.5 自动控制系统的传递函数2.5.1 闭环控制系统的开环传递函数2.5.2 闭环传递函数2.6 信号流图2.6.1 信号流图的术语和性质2.6.2 信号流图的绘制2.7 梅逊公式2.7.1 梅逊公式的定义2.7.2 应用梅逊公式求系统闭环传递函数举例2.8 利用MATLAB建立控制系统模型2.8.1 时间常数形式的传递函数模型表示2.8.2 零极点形式的传递函数模型表示2.8.3 模型的转换和连接2.9 案例分析与设计2.1 0本章小结思考题与习题第3章 时域分析法3.1 典型输入信号和时域性能指标3.1.1 典型输入信号3.1.2 阶跃响应的动态性能指标3.1.3 稳态性能指标3.2 一阶系统的时域分析3.2.1 单位阶跃响应3.2.2 单位脉冲响应3.2.3 单位斜坡响应3.3 二阶系统的时域分析3.3.1 典型的二阶系统3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应3.3.3 系统的暂态性能指标3.4 高阶系统的时域分析3.5 系统的稳定性分析3.5.1 系统稳定性的充分必要条件3.5.2 劳斯-赫尔维茨稳定判据3.5.3 代数稳定判据的应用3.6 稳态误差计算3.6.1 稳态误差的定义和计算3.6.2 给定输入下的稳态误差3.6.3 扰动输入作用下的稳态误差3.6.4 减小稳态误差的方法3.7 应用MATLAB求控制系统的时域响应3.8 案例分析与设计3.9 本章小结思考题与习题第4章 根轨迹分析法4.1 根轨迹的基本概念4.1.1 根轨迹的概念4.1.2 根轨迹方程及绘制条件4.2 绘制根轨迹的基本规则4.2.1 基本规则4.2.2 绘制根轨迹举例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 应用MATLAB绘制控制系统的根轨迹4.5 案例分析与设计4.6 本章小结思考题与习题第5章 频率分析法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 频率特性与传递函数的关系5.1.4 频率特性的表示方法5.2 对数坐标图5.2.1 对数坐标图的特点5.2.2 典型环节的对数坐标图5.2.3 开环传递函数的对数坐标图5.2.4 系统类型与对数幅频特性曲线之间的关系5.3 幅相频率特性图5.3.1 典型环节的奈奎斯特图5.3.2 开环传递函数概略奈奎斯特图的绘制5.4 奈奎斯特稳定性判据5.4.1 幅角原理5.4.2 开环传递函数虚轴上无极点时的奈奎斯特稳定性判据5.4.3 开环传递函数虚轴上存在极点时的奈奎斯特稳定性判据5.5 系统的相对稳定性5.5.1 增益裕量5.5.2 相位裕度5.6 系统的闭环频率特性5.7 系统的频域性能指标和时域性能指标的关系5.7.1 开环频域指标与时域指标的关系5.7.2 闭环频域指标与时域指标的关系5.7.3 开环对数频率特性曲线与系统时域性能指标之间的关系5.8 应用MATLAB绘制系统的频率特性曲线5.9 案例分析与设计5.1 0本章小结思考题与习题第6章 控制系统的校正6.1 系统校正的基本概念6.1.1 性能指标6.1.2 系统的校正6.2 常用控制规律6.2.1 P控制规律6.2.2 PD控制规律6.2.3 PI控制规律6.2.4 PID控制规律6.3 基于频率法的串联校正设计6.3.1 串联超前校正6.3.2 串联滞后校正6.3.3 串联滞后-超前校正6.4 按期望特性进行串联校正6.5 应用MATLAB进行校正设计6.6 案例分析与设计6.7 本章小结思考题与习题第7章 离散控制系统7.1 离散控制系统的基本概念7.2 信号的采样与复现7.2.1 香农采样定理7.2.2 零阶保持器的原理7.3 离散控制系统的数学模型7.3.1 差分方程7.3.2 z变换与z反变换7.3.3 脉冲传递函数的定义7.3.4 开环系统的脉冲传递函数7.3.5 闭环系统的脉冲传递函数7.4 离散系统的性能分析7.4.1 离散系统的稳定性条件和代数判据7.4.2 离散系统的稳态误差7.4.3 离散系统的动态性能7.5 应用MATLAB进行离散系统分析7.6 案例分析与设计7.7 本章小结思考题与习题第8章 现代控制理论初步8.1 控制系统的状态空间描述8.1.1 状态变量和状态空间方程8.1.2 线性定常连续系统状态空间表达式的建立8.1.3 状态空间表达式的线性变换8.1.4 传递函数与状态方程之间的转换8.1.5 状态图8.2 线性定常系统状态方程的解8.2.1 线性系统状态方程的解8.2.2 状态转移矩阵的计算8.3 线性定常系统的能控性和能观性8.3.1 能控性8.3.2 能观性8.3.3 能控、能观标准型的线性变换8.3.4 对偶原理8.4 线性定常系统的极点配置8.4.1 状态反馈8.4.2 状态反馈极点配置定理8.4.3 求状态反馈矩阵K的待定系数法8.4.4 求状态反馈矩阵K的能控标准型法8.5 状态观测器8.5.1 全维状态观测器8.5.2 配置极点求观测器增益矩阵的待定系数法8.5.3 配置极点求观测器增益矩阵的能观标准型法8.5.4 带状态观测器的状态反馈系统8.6 李雅普诺夫稳定性分析8.6.1 李雅普诺夫关于稳定性的定义8.6.2 李雅普诺夫判断系统稳定性的方法8.6.3 线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析8.7 案例分析与设计8.8 本章小结思考题与习题第9章 非线性系统分析9.1 控制系统的非线性特性9.1.1 典型的非线性特性9.1.2 非线性系统的特性9.1.3 非线性控制系统的分析研究方法9.2 相平面法9.2.1 相轨迹的基本概念9.2.2 相轨迹的基本性质9.2.3 相轨迹的绘制9.2.4 由相平面图求时间解9.2.5 奇点和极限环9.2.6 非线性控制系统的相平面分析9.3 描述函数法9.3.1 描述函数的基本概念9.3.2 典型非线性特性的描述函数9.3.3 非线性控制系统的描述函数分析9.4 案例分析与设计9.5 本章小结思考题与习题附录附录A 常见拉普拉斯变换及z变换表附录B 控制理论中常用的中英文词组参考文献