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1 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 人工控制和自动控制 3

1.3 开环控制系统 5

1.4 闭环控制系统 6

1.5 反馈控制系统的组成、分类和性能指标 7

习题 12

2 单变量线性定常系统的数学描述 15

2.1 系统的动态特性 15

2.2 单变量线性定常系统的数学描述 16

2.2.1 微分方程描述 17

2.2.2 传递函数描述 19

2.2.3 状态空间描述 22

2.3 典型环节及其传递函数 28

2.3.1 电路系统 28

2.3.2 机械系统 30

2.3.3 机电系统 34

2.4 控制系统方块图 36

2.5 信号流图 49

2.6 非线性微分方程线性化 56

习题 68

3 单变量线性定常系统的性能指标 73

3.1 引言 73

3.2 单变量线性定常系统的输出响应 73

3.3 单变量线性定常系统的稳定性 76

3.4 劳斯稳定判据 79

3.5 控制系统的瞬态特性 87

3.6 控制系统的稳态特性 88

3.7 动态误差系数 96

习题 100

4 控制系统中的反馈 105

4.1 引言 105

4.2 反馈可减小系统参数的变化 105

4.3 反馈可改善系统的瞬态特性 108

4.4 反馈可减弱干扰信号的影响 109

4.5 例题 112

习题 116

5 时域分析 120

5.1 引言 120

5.2 典型输入信号 120

5.3 脉冲响应函数 122

5.4 一阶系统 123

5.5 二阶系统 126

5.6 二阶系统的校正 137

5.7 高阶系统 141

5.8 复平面上稳定性分析 148

习题 149

6 根轨迹法 152

6.1 引言 152

6.2 根轨迹的基本原理 154

6.3 绘制根轨迹图的规则 155

6.4 非最小相位系统根轨迹图 172

6.5 参数根轨迹 176

6.6 二阶系统的根轨迹校正 181

习题 184

7 频域分析 187

7.1 频率特性 187

7.2 幅相特性 189

7.3 对数频率特性 203

7.4 对数幅相特性 217

7.5 奈魁斯特稳定判据 218

7.6 控制系统的相对稳定性 233

7.7 闭环频率特性 237

7.8 频域性能指标与时域性能指标间的关系 245

习题 257

8 工业对象的动态特性及测试方法 263

8.1 引言 263

8.2 工业加热炉的动态特性 263

8.3 控制对象动态特性的测试方法 267

8.4 由测试的数据或曲线求对象的数学模型 278

习题 284

9 控制系统设计与校正 286

9.1 引言 286

9.2 校正方法和校正装置 288

9.2.1 滞后与超前校正装置 288

9.2.2 P-I-D校正装置 292

9.3 用根轨迹法对系统进行串联校正 302

9.3.1 超前校正 303

9.3.1.1 超前校正装置最佳确定法 304

9.3.1.2 设计超前校正装置的沃伦-罗斯（Warren-Ross）法 309

9.3.1.3 确定超前校正装置的作图方法 312

9.3.2 滞后校正 314

9.3.3 滞后-超前校正 318

9.4 用频率响应法对系统进行串联校正 320

9.4.1 超前校正 322

9.4.2 滞后校正 326

9.4.3 滞后-超前校正 330

9.4.4 抵消不希望极点 333

9.5 反馈校正 334

9.5.1 基于根轨迹法的反馈校正 335

9.5.2 基于频率响应法的反馈校正 340

9.5.3 用串联和反馈两种方法校正系统 345

9.6 其它控制方式 347

9.6.1 前馈控制 347

9.6.2 复合控制 349

9.6.3 串级控制 352

习题 354

10 时滞系统分析与设计 359

10.1 引言 359

10.2 时滞系统的频域分析 360

10.3 时滞系统的根轨迹分析 363

10.4 时滞系统的分析与设计方法 366

10.5 采用Smith预估时滞系统的稳定性 373

习题 376

11 非线性系统 377

11.1 引言 377

11.2 常见的非线性因素及对系统特性的影响 382

11.3 非线性系统的描述函数方法 385

11.3.1 描述函数 385

11.3.2 用描述函数法分析非线性系统 394

11.3.3 非线性系统校正 401

11.4 非线性系统相平面分析方法 405

11.4.1 相平面法的基本概念 405

11.4.2 相轨迹作图方法 413

11.4.3 由相平面图求时间解 419

11.4.4 线性系统的相平面分析 422

11.4.5 非线性系统的相平面分析 424

11.5 利用非线性特性改善系统性能 438

习题 441

附录 拉普拉斯变换 446

参考文献 457