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目录 1

1章 绪论 1

1.1　自动控制的发展 1

1.2 自动控制的基本概念 3

1.3 自动控制的基本术语 7

1．控制系统中的各部分信号 7

2．构成自动控制系统的元件 8

1.4 自动控制系统的分类 12

1．根据给定目标值的变化来分类 12

2．根据控制量的种类来分类 13

3．线性和非线性 14

4．连续控制系统和采样控制系统 15

习题 15

1．线性系统的微分方程式 16

2.1 微分方程式和拉普拉斯变换 16

2章　线性自动控制系统的理论基础 16

2．拉普拉斯变换和微分方程式的解法 23

2.2　传递函数和方块图 36

1．传递函数 36

2．基本环节的过渡响应 38

3．串联系统的过渡响应 45

4．方块图及其变换 51

5．信号流图 62

6．求系统传递函数的环路法 72

2.3　频率响应 85

1．频率响应的表示方法 85

2．基本环节的频率响应 89

3．实际控制系统的频率响应 99

4．最小相位移系统 103

习题 106

3章　反馈控制系统的特性 113

3.1　反馈的作用 113

1．伺服系统的反馈 113

2．过程控制系统的反馈 118

3．多容系统的反馈 124

3.2　稳定判据 126

1．劳斯稳定判据 127

2．霍尔维茨稳定判据 129

3．乃奎斯特稳定判据 131

3.3 闭环频率特性的求法 136

1．用乃奎斯特图的方法 136

2．用逆乃奎斯特图的方法 138

3．尼克尔斯图（用增益—相位图的方法） 139

3.4 自动控制系统的性能指标 141

1．自动控制系统的稳态特性 142

2．自动控制系统的动态特性 152

3.5　根轨迹法 165

1．根轨迹原理 165

2．描绘根轨迹的一般方法 168

习题 175

4章　线性控制系统的设计 180

4.1 线性控制系统的设计步骤 180

1．伺服系统的设计步骤 181

2．过程控制系统的设计步骤 182

4.2　伺服系统的综合 184

1．串联补偿（校正） 184

2．反馈补偿 203

3．采用根轨迹法的补偿 206

1．过程控制系统的组成环节 211

4.3　过程控制系统的设计 211

2．调节器的控制规律 218

3．基于动态响应的过程控制系统的设计 221

4．频率特性上的设计 222

习题 225

5章　非线性控制系统 227

5.1　非线性的种类 227

5.2　相平面分析法 230

1．相平面作图法 231

2．从相平面上求总能量和时间 234

3．奇点与极限环 236

4．非线性控制系统的相平面分析 243

5.3　描述函数法 246

1．描述函数 246

2．各种非线性元件的描述函数 247

3．乃奎斯特图分析 255

习题 258

6章　采样控制系统 260

6.1 采样信号及其频率特性 261

1．采样信号 261

2．采样信号的频率特性 263

6.2　z变换法 266

1．z变换 266

2．z反变换 268

3．z变换有关定理 270

4．s平面与z平面的映象关系 272

6.3　采样系统的设计 273

1．脉冲传递函数法 273

2．双线性变换法 276

3．z域稳定判据 278

习题 281

7章　最优控制系统 283

7.1 系统的状态变量描述 283

1．连续系统的描述 283

2．离散系统的描述 286

3．可观测性和可控制性 289

4．最优控制的几个常用术语 295

7.2　古典变分法 296

7.3　最优调节器与观测器 299

1．最优调节器问题 299

2．观测器 302

7.4　极大值原理 305

7.5　动态规划法 309

1．最优化原理 309

2．连续系统的动态规则最优控制 311

3．线性离散系统的动态规则最优控制 313

7.6 李亚普诺夫稳定判据 316

习题 319

附录1 矩阵、向量的微分 320

附录2　正定与半正定 322

8章　随机控制系统 323

8.1 随机控制系统的数学模型 323

8.2　随机最优估计 324

1．离散随机控制系统的简化数学模型 324

2．离散随机控制系统的简化噪声特性 325

3．离散随机控制系统的卡尔曼滤波递推公式 326

4．连续随机控制系统的卡尔曼滤波公式 329

8.8 随机最优控制 332

习题解答 335