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目录 1

序言 1

第一章 绪论 1

§1.1 控制系统 1

前言 3

§1.2 伺服机构 3

§1.3 自动控制的发展历史 4

§1.4 采样和数字控制系统 7

§1.5 多变量控制系统 8

§1.6 控制理论在非工程领域的应用 9

第二章 物理系统的数学模型 10

§2.1 引言 10

§2.2 物理系统的微分方程 11

§2.3 传递函数 23

§2.4 方块图变换 30

§2.5 信号流图 36

§2.6 例题 41

习题 44

第三章 控制系统的反馈特性 50

§3.1 反馈与非反馈系统 50

§3.2 用反馈来减小参数的变化 50

§3.3 用反馈来改善系统的动态特性 53

§3.4 用反馈来控制干扰信号的影响 54

§3.5 正反馈 56

§3.6 例题 57

习题 61

第四章 控制系统与元件 68

§4.1 引言 68

§4.2 非线性系统的线性近似 68

§4.3 电系统 70

§4.4 步进电机 82

§4.5 液压系统 86

§4.6 气动系统 96

§4.7 陀螺仪——惯性导航 100

习题 105

第五章 时间响应分析，设计要求和性能指标 110

§5.1 引言 110

§5.2 典型的试验信号 111

§5.3 一阶系统的时间响应 112

§5.4 二阶系统的时间响应 114

§5.5 稳态误差与误差系数 123

§5.6 加入零点对系统的影响 126

§5.7 二阶系统的设计要求 127

§5.8 高阶系统的设计考虑 132

§5.9 性能指标 133

§5.10 例题 138

习题 147

第六章 稳定性概念及代数判据 154

§6.1 稳定性概念 154

§6.2 稳定性的必要条件 158

§6.3 古维茨稳定判据 160

§6.4 劳斯稳定判据 161

§6.5 相对稳定性分析 165

§6.6 再谈劳斯稳定判据 166

习题 168

第七章 根轨迹法 170

§7.1 引言 170

§7.2 根轨迹的概念 170

§7.3 根轨迹的绘制 174

§7.4 根的等值线 191

§7.5 有滞后传输的系统 196

§7.6 特征方程根的灵敏度 197

习题 202

第八章 频率响应分析 206

§8.1 引言 206

§8.2 时间响应和频率响应间的关系 207

§8.3 极坐标图 212

§8.4 波德图 214

§8.5 全通系统和最小相位系统 224

§8.6 传递函数的试验确定 226

§8.7 对数幅度与相角的曲线图 229

习题 230

第九章 频域中的稳定性 232

§9.1 引言 232

§9.2 数学基础 232

§9.3 奈魁斯特稳定判据 234

§9.4 应用奈魁斯特判据进行相对稳定性的估算 242

§9.5 闭环频率响应 252

§9.6 频域中的灵敏度分析 263

习题 266

第十章 设计入门 270

§10.1 设计问题 270

§10.2 古典设计的初步探讨 271

§10.3 基本补偿器的实现 277

§10.4 时域中的串联补偿 282

§10.5 频域中的串联补偿 296

§10.6 反馈补偿 307

§10.7 交流系统的网络补偿 314

习题 319

第十一章 采样数据控制系统 323

§11.1 引言 323

§11.2 采样过程的谱分析 324

§11.3 信号的再现 327

§11.4 差分方程 327

§11.5 z变换 329

§11.6 z传递函数（脉冲传递函数） 338

§11.7 z反变换和线性离散系统响应 341

§11.8 采样数据控制系统的z变换分析 344

§11.9 采样时刻之间的响应 354

§11.10 z域与s域间的联系 355

§11.11 稳定性分析 357

§11.12 补偿方法 366

习题 372

第十二章 状态变量的分析与设计 377

§12.1 引言 377

§12.2 状态、状态变量和状态模型的概念 378

§12.3 线性连续时间系统的状态模型 384

§12.4 对角线化 397

§12.5 状态方程的解 405

§12.6 能控性和能观性 415

§12.7 通过状态反馈配置极点 425

§12.8 状态变量和线性离散时间系统 431

习题 441

第十三章 最优控制系统 448

§13.1 引言 448

§13.2 参数最优化：伺服系统 448

§13.3 最优控制问题：传递函数法 455

§13.4 最优控制问题：状态变量法 465

§13.5 状态调节器问题 469

§13.6 无限时间调节器问题 478

§13.7 输出调节器和跟踪问题 481

§13.8 参数最优化：调节器 483

习题 487

§14.1 引言 492

第十四章 非线性系统 492

§14.2 平常的物理非线性 496

§14.3 相平面法：基本概念 500

§14.4 奇点 502

§14.5 非线性系统的稳定性 508

§14.6 相轨迹的绘制 511

§14.7 应用相平面法分析系统 521

§14.8 描述函数法：基本概念 525

§14.9 描述函数的求取 526

§14.10 应用描述函数法进行稳定性分析 533

§14.11 跳跃谐振 539

§14.12 李雅普诺夫稳定判据 543

§14.13 波波夫稳定判据 557

习题 561

附录Ⅰ 傅里叶变换与拉普拉斯变换 567

附录Ⅱ 矩阵分析基础 576

附录Ⅲ 代数方程求根法 585

附录Ⅳ 习题答案 589