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第1章　绪论 1

1.1　信号的概念及分类 1

1.1.1　信号的概念 1

1.1.2　信号的分类 2

1.2　几种典型的信号 4

1.2.1　普通连续信号 4

1.2.2　奇异信号 6

1.3　系统的概念及分类 11

1.3.1　系统的概念 11

1.3.2　系统的分类 12

1.4　自动控制的概念及分类 15

1.4.1 自动控制的概念 15

1.4.2　自动控制系统的分类 17

1.4.3　对自动控制系统的基本要求 18

本章小结 19

习题一 19

第2章　连续时间系统的时域分析 23

2.1　LTI连续时间系统的描述和模拟 23

2.1.1　连续时间系统的描述 23

2.1.2　连续时间系统的模拟 25

2.2　线性时不变连续系统的响应 27

2.2.1　微分方程的经典解 27

2.2.2　关于0-与0+初始状态 30

2.2.3　零输入响应和零状态响应 31

2.3　冲激响应和阶跃响应 34

2.3.1 冲激响应和阶跃响应 34

2.3.2　线性系统的动态性能指标 36

2.4　卷积积分 38

2.4.1　卷积积分的图解法 38

2.4.2　用卷积积分计算系统的零状态响应 40

2.5　卷积积分的性质 41

本章小结 45

习题二 45

第3章　离散时间系统的时域分析 49

3.1　离散时间系统的描述和模拟 49

3.1.1　离散时间系统的描述 49

3.1.2　离散时间系统的模拟 51

3.2　线性时不变离散系统的响应 53

3.2.1　差分方程的迭代解法 53

3.2.2　差分方程的经典解法 54

3.2.3　零输入响应和零状态响应 56

3.3　单位脉冲响应和单位阶跃响应 59

3.3.1　单位脉冲序列和单位阶跃序列 59

3.3.2　单位脉冲响应和单位阶跃响应 61

3.4　卷积和 64

3.4.1　卷积和 64

3.4.2　卷积和的图解法 66

3.4.3　利用不进位乘法求卷积和 67

3.4.4　卷积和的性质 68

本章小结 70

习题三 71

第4章　信号分析 74

4.1　信号的正交函数分解 74

4.1.1　矢量的正交分解 74

4.1.2　正交函数与正交函数集 75

4.1.3　信号的正交函数分解 76

4.2　周期信号的傅里叶级数 77

4.2.1　三角傅里叶级数 77

4.2.2　指数傅里叶级数 78

4.2.3　函数的奇偶性与傅里叶系数的关系 79

4.3　周期信号的频谱 81

4.3.1　周期信号的频谱特点 81

4.3.2　吉布斯现象 83

4.3.3　信号的频带宽度 84

4.4　傅里叶变换 84

4.4.1　频谱密度函数 84

4.4.2　傅里叶变换 85

4.4.3　常用函数傅里叶变换 86

4.5　傅里叶变换的基本性质 90

4.6　周期信号的傅里叶变换 99

4.6.1　正弦信号与余弦信号的傅里叶变换 99

4.6.2　周期信号的傅里叶变换 100

4.7　信号通过线性系统不产生失真的条件 102

4.8　理想低通滤波器 104

4.8.1　理想低通滤波器的频率特性 104

4.8.2　理想低通滤波器的冲激响应 105

4.8.3　理想低通滤波器的阶跃响应 105

4.9　连续时间系统的频域分析 106

4.9.1　系统对正弦输入信号的响应 106

4.9.2　系统对非周期信号的响应 107

4.9.3　系统函数H（jω）的求解方法 108

4.10　幅度调制与解调 110

4.10.1　幅度调制 110

4.10.2　解调 111

4.11　希尔伯特变换 112

4.11.1 希尔伯特变换的概念 112

4.11.2　希尔伯特变换器 113

本章小结 114

习题四 114

第5章　连续时间系统的复频域分析法 120

5.1　拉普拉斯变换的定义 120

5.1.1　信号的拉普拉斯变换 120

5.1.2　拉普拉斯变换的收敛区 121

5.2　常用函数的拉普拉斯变换 122

5.3　拉普拉斯变换的基本性质 124

5.4　拉普拉斯反变换 133

5.4.1　部分分式展开法 133

5.4.2　用留数定理求反变换 137

5.5　线性系统的拉普拉斯变换分析 138

5.5.1　输入-输出微分方程的拉普拉斯变换 138

5.5.2　连续时间系统的s域模型分析法 139

5.5.3　系统函数 142

5.6　二阶控制系统的变换域分析 145

5.6.1　典型元部件的s域模型 145

5.6.2　二阶系统的数学模型 148

5.6.3　二阶系统的阶跃响应 149

5.6.4　欠阻尼二阶系统的动态过程分析 151

5.6.5　系统的稳态误差计算 153

5.7　双边拉普拉斯变换 157

5.7.1　双边拉普拉斯变换 157

5.7.2　双边拉普拉斯反变换 158

5.8　信号流图 161

5.8.1　信号流图的定义 161

5.8.2　框图与信号流图的对应关系 161

5.8.3　信号流图的化简 163

5.8.4　梅森公式 164

本章小结 165

习题五 166

第6章　线性反馈系统的分析 171

6.1　系统的稳定性分析 171

6.1.1　稳定的概念 171

6.1.2　稳定的充要条件 172

6.1.3　劳斯稳定判据 173

6.1.4　赫尔维茨稳定判据 179

6.2　根轨迹 180

6.2.1　根轨迹的基本概念 180

6.2.2　绘制根轨迹的基本规则 183

6.2.3　控制系统根轨迹的绘制 189

6.3　频域分析 193

6.3.1　频率特性的概念 193

6.3.2　幅相频率特性曲线 196

6.3.3　奈奎斯特稳定判据 215

6.3.4　控制系统的相对稳定性 222

6.4　线性系统的校正 227

6.4.1　校正与综合的概念 228

6.4.2　常用校正装置及其特性 230

6.4.3　串联校正 234

6.4.4　反馈校正 246

本章小结 248

习题六 248

第7章　采样控制系统的分析与综合 253

7.1　典型的数字控制系统 253

7.1.1　直接数字控制系统 253

7.1.2　计算机监督控制系统 254

7.1.3　集散控制系统 254

7.2　采样过程的数学描述 255

7.2.1　采样过程及其数学描述 255

7.2.2　采样定理 258

7.2.3　采样周期的选择 259

7.3　信号恢复 260

7.3.1　零阶保持器 260

7.3.2　一阶保持器 262

7.4　Z变换理论 263

7.4.1　Z变换 264

7.4.2　Z变换的性质 267

7.4.3　Z反变换 270

7.5　离散时间系统的z域分析和频率响应 273

7.5.1　零输入响应的z域求解 273

7.5.2　零状态响应的z域求解 274

7.5.3　全响应的z域求解 275

7.5.4　离散时间系统的瞬态响应 276

7.5.5　离散时间系统频率响应特性 279

7.6　离散控制系统分析 282

7.6.1　脉冲传递函数 282

7.6.2　线性离散控制系统的稳定性分析 288

7.6.3　离散控制系统的稳态误差 292

7.7　数字控制器的设计 295

7.7.1　无稳态误差最少拍系统的设计 296

7.7.2　G（z）具有单位圆上和单位圆外零极点的情况——数字控制器的设计 300

7.7.3　无纹波、无稳态误差最少拍系统的设计 301

本章小结 304

习题七 305

第8章　线性系统的状态变量分析 310

8.1　系统的状态变量描述法 310

8.2　由输入-输出方程建立状态方程 317

8.3　连续时间系统状态方程的求解 327

8.3.1　连续时间系统状态方程的复频域解法 327

8.3.2　状态转移矩阵及矩阵指数函数的运算性质 334

8.3.3　连续时间系统状态方程的时域解法 338

8.4　传递函数矩阵及其实现 343

8.4.1　定义及其表达式 343

8.4.2　开环与闭环传递矩阵 343

8.4.3　传递矩阵的对角化及其应用 344

8.4.4　传递函数矩阵的实现 347

8.5　离散时间系统状态方程的解 350

8.6　线性系统的可控制性和可观测性 353

8.6.1　线性系统的可控制性 353

8.6.2　线性系统的可观测性 357

8.6.3　离散时间系统的可控制性和可观测性判据 360

8.6.4　可控制性、可观测性与传递函数（矩阵）的关系 360

8.6.5　对偶原理 362

8.7　线性定常系统的规范分解 362

8.7.1　系统按可控制性分解 362

8.7.2　系统按可观测性分解 364

8.7.3　系统按可控制性和可观测性的标准分解 364

8.8　线性定常系统的状态反馈与状态观测器 366

8.8.1　状态反馈与极点配置 366

8.8.2　输出反馈与极点配置 369

8.8.3　全维状态观测器及其设计 370

8.8.4　分离特性 372

8.8.5　分离定理 373

8.8.6　降维状态观测器 374

本章小结 378

习题八 378

参考文献 383