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第1章 基础知识 1

1.1信号 1

1.1.1信号的描述与分类 1

1.1.2奇异信号 3

1.1.3正弦信号 6

1.1.4信号的基本特性与运算 6

1.2系统 9

1.2.1系统简介 10

1.2.2系统的特性与分类 11

1.2.3系统的校正 13

1.3对控制的基本认识 15

1.3.1控制的主要目的 15

1.3.2控制的基本方式 16

1.3.3控制的基本要求 19

本章小结 21

习题1 22

第2章 系统的数学模型 24

2.1由系统原理图画功能框图 24

2.2系统数学模型的建立 25

2.2.1基本方法 25

2.2.2动态结构图的等效变换 36

2.2.3信号流图与Mason公式 40

2.3系统的传递函数 43

2.3.1系统的开环传递函数 43

2.3.2系统的闭环传递函数 43

2.3.3系统的误差传递函数 44

2.4系统数学模型的试验测定 45

2.4.1试验测定数学模型的主要方法 45

2.4.2时域测定法 46

2.5系统的模拟 49

2.5.1连续系统的模拟 50

2.5.2离散系统的模拟 52

本章小结 52

习题2 53

第3章 时域分析 56

3.1时域分析法及其特点 56

3.1.1时域分析法与时域指标 56

3.1.2时域分析法的主要特点 57

3.2系统时域解的结构 57

3.2.1自由响应与强迫响应 57

3.2.2零输入响应与零状态响应 59

3.2.3瞬态响应与稳态响应 59

3.3连续信号与系统控制的时域分析 60

3.3.1连续信号的时域分析 60

3.3.2用卷积法求零状态响应 63

3.3.3一、二阶系统的时域分析 68

3.3.4高阶系统的时域分析 76

3.3.5系统的稳定性分析 77

3.3.6系统的稳态误差分析 84

3.3.7 MATLAB在时域分析法中的应用 91

3.4离散信号与系统控制的时域分析（选学） 96

3.4.1离散时间基本信号 96

3.4.2离散时间系统的差分方程及其求解 104

3.4.3用卷积和求零状态响应 106

本章小结 108

习题3 109

第4章 频域分析 112

4.1频域分析法及其特点 112

4.1.1频域分析法 112

4.1.2频域分析法的主要特点 112

4.2连续信号与系统控制的频域分析 112

4.2.1信号的频谱 112

4.2.2信号的傅里叶变换 121

4.2.3采样定理 126

4.2.4连续系统的频域分析 130

4.2.5连续系统的频率特性 134

4.2.6 Nyquist稳定判据与对数频率稳定判据 155

4.2.7系统Bode图的三频段分析与闭环特性 164

4.2.8系统频域指标与时域指标的关系 171

4.3 MATLAB在频域分析法中的应用 173

本章小结 177

习题4 178

第5章 复频域分析 183

5.1复频域分析法及其特点 183

5.1.1复频域分析法 183

5.1.2复频域分析法的主要特点 183

5.2 连续系统的复频域分析 184

5.2.1拉氏变换 184

5.2.2用拉氏变换法求解微分方程 193

5.2.3 RLC电路的复频域分析 195

5.2.4闭环系统的根轨迹 198

5.2.5利用根轨迹分析系统的性能 209

5.3离散系统的复频域分析 216

5.3.1 z变换 216

5.3.2用z变换解差分方程 225

5.3.3信号的采样与恢复 229

5.3.4离散系统的脉冲传递函数 232

5.3.5离散系统的表示和模拟 237

5.3.6离散系统的性能分析 241

5.4 MATLAB在复频域分析中的应用 252

5.4.1 MATLAB在根轨迹分析中的应用 252

5.4.2 MATLAB在离散系统中的应用 253

本章小结 255

习题5 257

第6章 控制系统的校正与设计 262

6.1概述 262

6.1.1系统校正与设计的基本步骤 262

6.1.2系统校正与设计的性能指标 263

6.1.3系统校正的方式、方法和控制规律 263

6.2常用校正装置及其特性 266

6.2.1无源校正装置 266

6.2.2有源校正装置 269

6.3串联校正装置的频域设计 270

6.3.1超前校正的设计 271

6.3.2滞后校正的设计 272

6.3.3滞后-超前校正的设计 274

6.4反馈校正 275

6.4.1反馈校正的主要作用 276

6.4.2反馈校正设计举例 278

6.5复合校正 279

6.5.1按输入补偿的复合校正 279

6.5.2按干扰补偿的复合校正 281

6.6根轨迹法在系统校正中的应用 282

6.6.1用根轨迹法设计超前校正 282

6.6.2用根轨迹法设计滞后校正 284

6.7 MATLAB在系统校正设计中的应用 286

6.7.1 MATLAB相关函数介绍 286

6.7.2 MATLAB在根轨迹校正设计中的应用 287

6.7.3 MATLAB在频率响应校正设计中的应用 290

本章小结 293

习题6 294

第7章 非线性控制系统的分析 296

7.1典型非线性特性及其对系统性能的影响 296

7.2非线性控制系统的分析方法 298

7.2.1相平面法 299

7.2.2非线性控制系统的相平面分析 305

7.2.3描述函数法 310

7.2.4用描述函数法分析非线性控制系统 314

本章小结 318

习题7 319

第8章 状态空间分析与综合 321

8.1系统的状态空间描述 321

8.1.1系统的状态空间表达式 321

8.1.2状态空间表达式的建立 328

8.2系统的运动分析 336

8.2.1线性定常连续时间系统状态方程的求解 336

8.2.2线性时变连续时间系统状态方程的求解 343

8.2.3线性离散时间系统状态方程的求解 346

8.2.4线性连续时间系统的离散化 349

8.3线性控制系统的能控性和能观性 351

8.3.1能控性及其判定 352

8.3.2能观性及其判定 355

8.3.3能控性与能观性的对偶关系 357

8.3.4能控标准型与能观标准型 358

8.3.5线性系统的结构分解 364

8.4稳定性与李雅普诺夫方法 372

8.4.1李雅普诺夫稳定性定义 372

8.4.2李雅普诺夫第一法 374

8.4.3李雅普诺夫第二法 376

8.5线性定常系统的综合 381

8.5.1反馈控制系统的基本结构及其特性 382

8.5.2闭环系统的极点配置 384

8.5.3状态观测器及其实现 397

8.5.4带观测器的状态反馈系统 406

本章小结 409

习题8 410

参考文献 415