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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 控制工程发展史 1

1.1.2 机械工程控制的研究对象与任务 2

1.2 控制系统简介 2

1.2.1 控制系统的分类 2

1.2.2 闭环控制系统的组成 6

1.2.3 对控制系统的基本要求 7

本章小结 7

习题1 8

第2章 拉普拉斯变换 9

2.1 拉氏变换的概念 9

2.1.1 问题的提出 9

2.1.2 拉氏变换的存在定理 10

2.2.1 线性性质 17

2.2 拉氏变换的性质 17

2.2.2 微分性质 18

2.2.3 积分性质 20

2.2.4 位移性质 21

2.2.5 延迟性质 22

2.2.6 尺度变换 23

2.2.7 初值定理、终值定理 23

2.3 拉氏逆变换 25

2.4 卷积 30

2.4.1 卷积的概念 31

2.4.2 卷积定理 31

本章小结 35

习题2 35

第3章 系统的数学模型 37

3.1 系统的微分方程 38

3.1.1 建立微分方程的基本步骤 38

3.1.2 机械系统的微分方程 39

3.1.3 电气系统的微分方程 42

3.1.4 机电系统的微分方程 44

3.2 系统的传递函数 48

3.2.1 传递函数的基本概念 48

3.2.2 传递函数的零点、极点和放大系数 49

3.2.3 典型环节的传递函数 50

3.3 系统方框图及其简化 65

3.3.1 系统传递函数的方框图表示 65

3.3.2 传递函数方框图的化简 70

3.4 输入和干扰同时作用下的系统传递函数 77

本章小结 80

习题3 81

第4章 时间响应分析 85

4.1 概述 85

4.1.1 时间响应及其组成 85

4.1.2 典型试验信号 86

4.2 一阶系统的时间响应 88

4.2.1 一阶系统的单位脉冲响应 88

4.2.2 一阶系统的单位阶跃响应 89

4.2.3 单位脉冲响应和单位阶跃响应的关系 90

4.3 二阶系统的时间响应 90

4.3.1 二阶系统的单位脉冲响应 91

4.3.2 二阶系统的单位阶跃响应 92

4.3.3 二阶系统响应的性能指标 95

4.4 系统稳态误差分析 100

4.4.1 系统误差与偏差的关系 100

4.4.2 系统的稳态误差 101

4.4.3 静态误差系数 103

本章小结 106

习题4 107

5.1.1 频率特性的概念 109

5.1 频率特性概述 109

第5章 系统频率响应分析 109

5.1.2 频率特性的特点和作用 112

5.2 频率特性的极坐标图（Nyquist图） 113

5.2.1 典型环节的Nyquist图 114

5.2.2 Nyquist图的一般绘制方法 119

5.3 频率特性的对数坐标图（Bode图） 123

5.3.1 概述 123

5.3.2 典型环节的Bode图 125

5.3.3 Bode图的一般绘制方法 131

5.4 闭环频率特性 136

5.5 最小相位系统与非最小相位系统 137

本章小结 138

习题5 138

第6章 系统稳定性分析 141

6.1 系统稳定的概念和条件 141

6.2 劳斯（Routh）稳定判据 142

6.2.1 系统稳定的必要条件 143

6.2.2 系统稳定的充要条件 143

6.2.3 劳斯判据的特殊情况 146

6.3 Nyquist稳定判据 147

6.3.1 米哈伊洛夫定理 147

6.3.2 Nyquist稳定判据 149

6.3.3 开环含有积分环节的Nyquist图 151

6.3.4 具有延时环节的系统的稳定性分析 153

6.3.5 Nyquist稳定判据应用举例 155

6.4 Bode稳定判据 157

6.5 系统的相对稳定性 160

6.5.1 相位裕度γ（ω） 160

6.5.2 幅值裕度Kg 161

本章小结 164

习题6 164

7.1.1 校正的概念 166

第7章 系统校正 166

7.1 概述 166

7.1.2 系统的性能指标 167

7.1.3 校正方式 171

7.2 串联校正 172

7.2.1 增益校正 172

7.2.2 相位超前校正 174

7.2.3 相位滞后校正 178

7.2.4 相位滞后－超前校正 182

7.3 PID校正 185

7.3.1 PID控制规律及其实现 185

7.3.2 PID调节器的设计 190

7.4 反馈校正 192

本章小结 198

习题7 199

8.1 MATLAB简介 202

第8章 MATLAB在控制工程中的应用 202

8.2 用MATLAB进行瞬态响应分析 203

8.2.1 线性系统的MATLAB表示 203

8.2.2 系统单位阶跃响应的求法 203

8.2.3 系统单位脉冲响应的求法 204

8.3 用MATLAB进行频率响应分析 205

8.3.1 用MATLAB做Bode图 205

8.3.2 用MATLAB做Nyquist图 207

8.4 SIMULINK应用 208

8.4.1 SIMULINK概述 208

8.4.2 启动SIMULINK工具包 209

8.4.3 用SIMULINK创建系统模型 209

8.4.4 用SIMULINK进行系统仿真 213

本章小结 214

习题参考答案 215

参考文献 226