1自动控制的基本概念
1.1自动控制的发展简史001
1.1.1经典控制理论阶段002
1.1.2现代控制理论阶段002
1.1.3大系统控制阶段003
1.1.4智能控制阶段003
1.2自动控制的基本原理004
1.2.1人工控制与自动控制004
1.2.2自动控制系统的构成005
1.2.3自动控制系统的基本控制方式006
1.3自动控制系统的分类007
1.3.1按输入信号特征分类007
1.3.2按系统参数特性分类008
1.3.3按系统数学模型分类008
1.3.4按时间变量特性分类009
1.3.5按变量数目分类009
1.3.6其他分类方法009
1.4对控制系统性能的基本要求010
1.4.1稳定性010
1.4.2快速性010
1.4.3准确性010
1.5Matlab在自动控制系统中的应用011
本章小结011
关键术语和概念012
习题013

2控制系统的数学描述
2.1控制系统的微分方程描述015
2.1.1典型控制系统的数学模型016
2.1.2非线性微分方程的线性化020
2.2拉普拉斯变换及反变换022
2.2.1Laplace变换的定义022
2.2.2Laplace变换的性质及其应用023
2.2.3Laplace反变换026
2.2.4利用Laplace变换求解线性微分方程028
2.3控制系统的传递函数描述029
2.3.1传递函数的概念和性质029
2.3.2典型环节的传递函数030
2.4控制系统的结构图033
2.4.1结构图的概念033
2.4.2控制系统结构图的建立034
2.4.3结构图的等效变换035
2.5控制系统的信号流图039
2.5.1信号流图040
2.5.2梅逊公式040
2.6闭环控制系统的传递函数042
2.7控制系统数学模型的Matlab描述045
本章小结047
关键术语和概念047
习题048

3时域分析法
3.1典型输入信号与时域性能指标054
3.1.1典型输入信号054
3.1.2系统的时域性能指标056
3.2一阶系统的时域分析058
3.2.1一阶系统的单位阶跃响应058
3.2.2一阶系统的单位脉冲响应059
3.2.3一阶系统的单位斜坡函数响应059
3.3二阶系统的时域分析060
3.3.1二阶系统的单位阶跃响应060
3.3.2二阶系统的脉冲响应0633.
3.3欠阻尼二阶系统在单位阶跃输入作用下的瞬态响应指标064
3.3.4改善二阶系统性能的措施070
3.4高阶系统的时域分析071
3.4.1高阶系统的单位阶跃响应071
3.4.2主导极点072
3.5线性系统的稳定性分析073
3.5.1稳定性概念073
3.5.2稳定的充分必要条件074
3.5.3稳定判据076
3.6线性系统的稳态误差082
3.6.1稳态误差概念083
3.6.2稳态误差的计算084
3.6.3减小或消除稳态误差的措施089
3.7利用Matlab进行时域分析091
本章小结094
关键术语和概念095
习题095

4根轨迹分析法
4.1根轨迹的基本概念098
4.1.1采用解析法绘制根轨迹图098
4.1.2根轨迹与系统性能099
4.1.3根轨迹方程100
4.1.4利用试探法确定根轨迹上的点101
4.2根轨迹绘制的基本规则101
4.2.1绘制根轨迹的基本规则101
4.2.2绘制根轨迹举例112
4.3广义根轨迹绘制117
4.3.1参变量根轨迹的绘制117
4.3.2正反馈系统根轨迹的绘制119
4.3.3非最小相位系统的根轨迹122
4.4基于根轨迹的系统性能分析123
4.4.1开环零、极点对根轨迹的影响123
4.4.2利用根轨迹估算系统参数与性能127
4.4.3闭环零、极点分布与系统性能的关系129
4.5利用Matlab绘制根轨迹图130
本章小结134
关键术语和概念135
习题135

5频域分析法
5.1频率特性的基本概念138
5.2频率特性的图示方法140
5.2.1极坐标图140
5.2.2对数坐标图150
5.3奈奎斯特稳定判据161
5.3.1幅角定理161
5.3.2奈奎斯特稳定判据162
5.4控制系统的稳定裕量168
5.4.1相角裕量和幅值裕量168
5.4.2稳定裕量的计算169
5.5控制系统的闭环频率特性170
5.6频域响应与系统性能指标间的关系173
5.6.1二阶系统173
5.6.2高阶系统174
5.7利用Matlab进行控制系统的频域分析175
本章小结176
关键术语和概念177
习题178

6线性控制系统的综合与校正
6.1综合与校正的概念181
6.1.1校正的基本方式182
6.1.2基本控制规律182
6.1.3校正装置及其特性185
6.2串联校正190
6.2.1串联超前校正190
6.2.2串联滞后校正192
6.2.3滞后-超前校正194
6.3反馈校正195
6.3.1反馈校正的基本原理195
6.3.2反馈校正设计196
6.4复合校正199
6.5利用Matlab进行系统校正200
本章小结202
关键术语和概念202
习题203

7离散时间控制系统
7.1离散系统的基本概念206
7.2采样过程与采样定理208
7.2.1采样过程及其数学描述208
7.2.2采样定理210
7.2.3信号的恢复211
7.3Z变换理论213
7.3.1Z变换定义和性质213
7.3.2Z变换方法215
7.3.3Z反变换方法219
7.4离散控制系统的数学描述221
7.4.1线性常系数差分方程221
7.4.2脉冲传递函数224
7.5离散控制系统的分析与设计231
7.5.1稳定性分析232
7.5.2瞬态响应235
7.6离散控制系统的稳态误差236
7.7离散系统的数字控制器设计238
7.8离散系统的Matlab仿真242
本章小结246
关键术语和概念247
习题247

8非线性控制系统
8.1非线性系统的特点250
8.2典型非线性环节的数学描述251
8.3描述函数法253
8.3.1描述函数的基本概念253
8.3.2典型非线性特性的描述函数254
8.3.3用描述函数分析非线性系统259
8.4相平面法263
8.4.1相平面图及绘制方法263
8.4.2奇点与极限环266
8.4.3相平面分析举例269
8.5非线性系统的Matlab仿真273
本章小结276
关键术语和概念276
习题277

参考文献