第1章 控制系统导论 1
1.1 引言 1
1.2 自动控制简史 1
1.3 自动控制系统类型 2
1.3.1 定义 2
1.3.2 闭环控制系统和开环控制系统 3
1.4 自动控制系统举例 5
1.4.1 压力控制系统 5
1.4.2 速度控制系统 6
1.4.3 汽车驾驶控制系统 7
1.4.4 汽轮发电机控制系统 7
1.4.5 机器人 7
1.5 控制工程实践 7
1.6 控制系统展望 8
1.7 控制系统设计概论 9
本章小结 10
习题 10
第2章 系统的数学模型 11
2.1 引言 11
2.2 线性系统的传递函数 12
2.2.1 系统的微分方程 12
2.2.2 用拉普拉斯变换求解线性微分方程 16
2.2.3 传递函数的概念和定义 20
2.2.4 典型环节的传递函数 21
2.3 框图模型 25
2.3.1 框图的概念 25
2.3.2 系统框图的基本组成形式 26
2.3.3 系统框图绘制 28
2.3.4 系统框图的等效变换 29
2.4 信号流图模型 32
2.4.1 信号流图的基本概念 32
2.4.2 常用术语 32
2.4.3 信号流图的基本性质 33
2.4.4 信号流图的简化 33
2.5 MATLAB在控制系统中的应用 35
2.5.1 数学模型的MATLAB表示 35
2.5.2 数学模型的MATLAB转换及举例 36
本章小结 41
习题 41
第3章 反馈控制系统的特性 44
3.1 开环和闭环控制系统 44
3.2 控制系统对参数变化的灵敏度 45
3.3 控制系统的瞬态响应 46
3.4 控制系统的稳态误差 48
3.5 实例设计 51
3.6 应用MATLAB分析控制系统的特点 53
本章小结 56
习题 56
第4章 反馈控制系统的性能 58
4.1 引言 58
4.2 测试输入信号 59
4.3 二阶系统的性能 60
4.4 阻尼比的估计 65
4.5 反馈控制系统的稳态误差 66
4.6 性能指标 70
4.7 线性系统的简化 72
4.8 设计实例 74
4.9 应用MATLAB分析系统的性能 77
本章小结 80
习题 80
第5章 线性反馈系统的稳定性 83
5.1 稳定性的概念 83
5.2 劳斯（Routh-Hurwitz）稳定性判据 85
5.3 相对稳定性分析 90
5.4 设计实例 90
5.5 应用MATLAB研究系统的稳定性 93
本章小结 95
习题 95
第6章 根轨迹法 98
6.1 引言 98
6.2 根轨迹的概念 98
6.3 绘制根轨迹的一般方法 100
6.4 应用根轨迹法进行参数设计 107
6.5 PID控制器 110
6.6 设计实例 113
6.7 应用MATLAB研究根轨迹 115
本章小结 118
习题 118
第7章 频率响应方法 120
7.1 引言 120
7.2 频率响应图 122
7.2.1 频率响应的极坐标图 122
7.2.2 频率响应的Bode图 123
7.2.3 基本因子项的伯德（Bode）图 126
7.2.4 最小相位系统 130
7.3 绘制Bode图举例 131
7.4 对数幅相图 133
7.5 应用MATLAB绘制频率响应图 134
7.5.1 绘制Bode图 134
7.5.2 绘制Nyquist图 135
本章小结 136
习题 137
第8章 频域稳定性 139
8.1 引言 139
8.2 奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据 142
8.2.1 奈奎斯特稳定判据 142
8.2.2 奈奎斯特稳定判据在一、二型系统中的应用 145
8.3 相对稳定性与奈奎斯特判据 147
8.4 频域性能指标 152
8.4.1 频域性能指标 152
8.4.2 闭环频域性能指标与时域性能指标间的关系 152
8.4.3 开环频率特性与时域性能指标间的关系 155
8.5 利用频域方法确定系统的时域性能指标 155
8.5.1 等M圆图和等N圆图 156
8.5.2 尼柯尔斯（Nichols）图 158
8.6 系统带宽 频域中的PID控制器 158
8.6.1 系统带宽 158
8.6.2 频域中的PID控制器 159
8.7 应用MATLAB分析频域稳定性 160
本章小结 163
习题 164
第9章 反馈控制系统设计 166
9.1 引言 166
9.2 系统设计方法 166
9.3 串联校正网络 167
9.3.1 超前校正 168
9.3.2 滞后校正 169
9.3.3 超前-滞后校正 170
9.3.4 其他校正网络 170
9.4 用Bode图设计校正网络 172
9.4.1 用Bode图设计超前校正网络 173
9.4.2 用Bode图设计滞后校正网络 175
9.4.3 用Bode图设计滞后-超前校正网络 177
9.5 用根轨迹方法设计校正网络 178
9.5.1 用根轨迹方法设计超前校正网络 179
9.5.2 用根轨迹方法设计滞后校正网络 181
9.5.3 用根轨迹方法设计滞后-超前校正网络 183
9.6 利用校正网络设计反馈控制系统 184
9.6.1 带有前置滤波器的反馈控制系统 184
9.6.2 设计具有最小节拍响应的系统 185
9.7 应用MATLAB进行系统设计 187
9.7.1 频率法校正 187
9.7.2 根轨迹法校正 190
本章小结 193
习题 194
第10章 鲁棒控制系统 196
10.1 引言 196
10.2 鲁棒控制系统和系统灵敏度 196
10.3 鲁棒性分析 198
10.4 鲁棒控制系统设计 198
10.5 鲁棒PID控制器系统的设计 199
10.6 用MATLAB设计鲁棒控制系统 201
本章小结 203
习题 204
参考文献 206