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目录 1

第一章 绪论 1

1.1 控制系统 1

1.2 何谓回馈及其效应 7

1.3 回馈控制系统的种类 12

第二章 数学基础 19

2.1 前言 19

2.2 复变数概念 19

2.3 微分方程式 22

2.4 拉氏变换 25

2.5 以部分分式展开法求拉氏变数 33

2.6 应用拉氏变换以解线性常微分方程式 38

2.7 基本矩阵理论 41

2.8 矩阵代数 48

2.9 状态方程式的向量矩阵形式 55

2.10 差分方程式 57

2.11 z变换 59

2.12 应用z变换以解线性差分方程式 69

第三章 转换函数、方块图及信号流程图 77

3.1 前言 77

3.2 线性系统的脉冲响应和转换函数 78

3.3 方块图 83

3.4 信号流程图 91

3.5 信号流程图的基本特性摘要 94

3.6 信号流程图定义 94

3.7 信号流程图代数 98

3.8 信号流程图的构图实例 100

3.9 信号流程图的一般增益公式 104

3.10 一般增益公式在方块图中的应用 110

3.11 状态图 111

3.12 离散资料系统的转换函数 122

第四章 物理系统之数学模式化 147

4.1 前言 147

4.2 电路方程式 148

4.3 机械系统元件之模式化 150

4.4 机械系统之方程式 166

4.5 控制系统中的感测器及编码器 173

4.6 控制系统中的直流马达 191

4.7 变相感应马达 203

4.8 非线性系统的线性化 207

4.9 具有传输落后的系统 214

第五章 线性动态系统之状态变数分析 235

5.1 前言 235

5.2 状态方程式之矩阵表示法 235

5.3 状态转移矩阵 238

5.4 状态转移方程式 244

5.5 状态方程式与高阶的起始状态 251

5.6 转换至相位变数标准型式 254

5.7 状态方程式和转换函数间的关系 261

5.8 特性方程式、固有值及固有向量 265

5.9 A矩阵的对角化（相似变换） 267

5.10 约旦标准型式 274

5.11 转换函数之分解 278

5.12 线性系统之可控制性 284

5.13 线性系统的可观测性 294

5.14 可控性及可观性的不变性定理 297

5.15 可控制性、可观测性和转换函数之间的关系 301

5.16 线性离散资料系统的状态方程式 304

5.17 离散状态方程式的z变换解 309

5.18 离散资料系统的状态图 313

5.19 取样资料系统之状态图 317

6.1 前言 349

第六章 控制系统的时域分析 349

6.2 控制系统时间响应的典型测试信号 350

6.3 控制系统的时域性能——稳态误差 353

6.4 控制系统的时域性能——暂态响应 369

6.5 二阶系统的暂态响应 370

6.6 印字盘控制系统之时域分析 384

6.7 增加极点及零点至转换函数上的效应 401

6.8 转换函数的主极点 408

6.9 控制系统的稳定性——简介 416

6.10　稳定性、特性方程式及状态转移矩阵 417

6.11 决定线性控制系统稳定性的方法 422

6.12 罗士·赫维兹准则 423

第七章 根轨迹的绘制技巧 449

7.1 前言 449

7.2 根轨迹之基本条件 450

7.3 完全根轨迹之作图 456

7.4 根轨迹作图的一些重要特征 490

7.5 根廓线——多参数变化 500

7.6 具有纯时间延迟之系统的根轨迹 509

7.7 离散资料控制系统的根轨迹 522

7.8 根的灵敏度——系统的健全度 527

第八章 控制系统的时域设计 541

8.1 前言 541

8.2 PID控制器的时域设计 543

8.3 相位前引和相位落后控制器的时域设计 558

8.4 极点——零点对消控制 583

8.5 前向及前馈补偿 594

8.6 次要回路回馈控制 598

8.7 状态回馈控制 604

8.8 以状态回馈完成极点安置设计 605

8.9 具有积分控制的状态回馈 611

8.10 控制器的数位制作 618

第九章 控制系统的频域分析 641

9.1 前言 641

9.2 奈氏稳定性准则 645

9.3 奈氏准则的应用 660

9.4 增加G（s）H（s）的极点和零点对奈氏轨迹形状的影响 671

9.5 多回路系统的稳定性 676

9.6 具有时间延迟之线性控制系统的稳定性 681

9.7 频域特性 685

9.8 二阶系统的Mp、ωp和频带宽度 685

9.9 增加零点于开回路转换函数的影响 691

9.10 加入极点于开回路转换函数的影响 694

9.11 相对稳定性——增益边限、相位边限和Mp 698

9.12 相对稳定性与波第图之绝对值曲线斜率的关系 709

9.13 G（jω）—平面上之等M轨迹 710

9.14 G（jω）—平面上的等相位轨迹 715

9.15 绝对值与相位平面上的等M与等N轨迹——尼可图 717

9.16 非单位回馈系统之闭回路频率响应分析 722

9.17 频域之灵敏度研究 723

9.18 数位控制系统的频率响应 726

第十章 控制系统的频域设计 747

10.1 前言 747

10.2 相位前引控制器 751

10.3 相位落后控制器 763

10.4 落后—前引控制器 774

10.5 桥接T型控制器 778

附录A 频域图 791

A.1 转换函数的极座标图 791

A.2 转换函数的波第图（折线图） 799

A.3 大小与相位图 813

附录B 拉氏变换表 817

索引 821