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目录 1

1 导言 1

1.1 一些例题与定义 2

1.2 控制发展简史 6

1.3 所涉及材料的概述 7

2 描述各种物理现象的微分方程 9

2.1 符号的定义 9

2.2 电网络微分方程 11

2.3 描述机械平移的微分方程 12

2.4 描述旋转机械系统的微分方程 17

2.5 描述热力系统的微分方程 23

2.6 描述液压系统的简化微分方程 27

2.7 旋转功率放大器 29

2.8　直流伺服电动机 32

2.9 关于列写微分方程的Lagrange方程与能量平衡方法 34

2.10　摘要与结论 39

3 Laplace变换方法 41

3.1 Laplace变换及其特性 41

3.2　Laplace逆变换及其计算 50

3.3 应用Laplace变换求解一般积分-微分方程 58

3.4 脉冲函数，褶积积分与传递函数分析 60

3.5 二阶系统的脉冲与阶跃响应特性 65

3.6　摘要与结论 67

4 传递函数，方框图与流图 68

4.1 传递函数的确定 68

4.2 信号流图 74

4.3 小结 85

5 判定系统稳定性的直接方法 87

5.1 与极点位置有关的线性系统稳定性 87

5.2 Routh与Hurwitz稳定判据 89

5.3 Routh判据在确定“相对”稳定性上的推广 98

5.4 摘要与小结 100

6 分析与设计中的根轨迹法 101

6.1 作为分析工具的根轨迹法的说明 102

6.2 根轨迹图的一般特性 103

6.3 作根轨迹图的几何方法 110

6.4 应用根轨迹法设计 113

6.5 由根轨迹图求频率响应和瞬态响应 116

6.6 小结 118

7 稳态正弦响应特性 120

7.1 稳态正弦响应，传递函数与稳定性之间的关系 120

7.2 振幅与相位特性的图示法 121

7.3 渐近线振幅（α）图或Bode图 125

7.4 相位（β）图 134

7.5 由α图应用arctan近似求相位偏移 143

7.6 提要与小结 152

8.1 Nyquist判据的叙述 153

8 Nyquist稳定性判据 153

8.2 Nyquist判据在基本单环系统中的应用 159

8.3 稳定性裕度与条件稳定性 166

8.4 由Nyquist图求闭环频率响应 170

8.5 极点与零点重合时的Nyquist判据 175

8.6 Nyquist判据在多环系统中的应用 177

8.7 传输滞后 181

8.8 小结 184

9.1 提供所需闭环工作特性的补偿法及校正器问题 186

9 Bode图在设计串联校正闭环控制器中的应用 186

9.2 Bode图及其与Nyquist曲线间的关系 190

9.3 滞后校正器补偿 198

9.4 超前校正器补偿 207

9.5 应用组合校正器的串联校正 214

9.6 非最小相位网络的串联校正 218

9.7 提要与结论 221

10　品质判据与系统设计间的一般关系 223

10.1　频域品质指标 224

10.2　附加校正或顺馈设计 226

10.3　依从，干扰敏感性的度量 232

10.4　在时间区域内的品质指标 236

10.5　特定输入（阶跃、斜坡等等）的稳态误差 240

10.6　小结 246

11　子环设计 247

11.1　子环装置分析 248

11.2　子环校正器的综合 252

11.3　子环元件的选择 260

11.4　多重子环 262

11.5　子环反馈对参数变化与非线性元件的影响 264

11.6　有负荷与噪声干扰的子环性能 269

11.7　小结 272

12　载波控制系统 274

12.1　抑制载波振幅调制 275

12.2　交流同步联系系统位置变换器 278

12.3　两相ac伺服马达和ac测速发电机 280

12.4　解调过程 282

12.5　对AM信号工作网络的基带等效电路 283

12.6　通过频率变换实现ac补偿网络 289

12.7　RC网络ac补偿器的特殊类型 292

12.8　ac设计例题 298

12.9　小结 301

13 状态空间的基本概念 302

13.1　状态空间公式的一般叙述 303

13.2　按传递函数确定状态方程 311

13.3　状态方程的一般解 315

13.4　状态方程与传递函数间的—般关系 330

13.5　可控性与可监性 340

13.6　状态变量反馈控制系统的设计 341

13.7　小结 348

14　非线性系统 350

14.1　非线性系统的基本特性 351

14.2　描述函数 355

14.3　相平面 369

14.4　非线性系统稳定性与一般奇异点特性 377

14.5　Ляпунов第二方法 385

14.6　临界盘状与Попов稳定性判据 393

14.7　小结 396

15　采样数据系统 398

15.1　采样过程 398

15.2　信号再现 404

15.3　Z-变换分析 407

15.4　采样数据系统的特性与分析 422

15.5　应用常规方法设计SD系统 431

15.6　脉冲传递函数按RC形式实现 442

15.7　应用数字补偿器设计采样数据系统 445

15.8　应用状态过渡函数的采样数据分析 455

15.9　小结 457

附录A　Laplace变换表 458

附录B　多项式因式分解法 469

附录C　模拟计算机 478

C.1　基本模拟积木式元件 479

C.2　线性时不变积分-微分方程的解法 484

C.3　时间与振幅比例尺 488

C.4　系统模拟 492

C.5　模拟计算机的附加特征 493

C.6　小结 495

附录D　矩阵理论概述 496

D.1　矩阵符号与基本运算 496

D.2　线性矢量空间 503

D.3　微分方程的矩阵组——特征值问题 508

附录E　数字模拟方法 514

附录F　问题 531