1 绪论 1
1.1 控制系统的两种基本形式 1
1.2 对控制系统的要求 2
1.3 自动控制理论研究的问题 3
1.4 实验 3
直流电动机调速系统的演示实验 3
2 线性系统的数学模型 6
2.1 系统的经典数学模型 6
2.2 线性系统典型环节的数学模型 7
2.3 系统的状态空间模型 12
2.4 根据时域响应确定数学模型 16
2.5 实验 20
实验2.1 典型环节模拟与阶跃响应 20
实验2.2 小功率直流电动机-测速发电机组的实验建模 23
3 控制系统的时域分析 26
3.1 一阶、二阶系统时域分析 27
3.2 高阶系统的时域分析 33
3.3 控制系统的稳定性分析 35
3.4 线性系统稳态响应 37
3.5 实验 44
实验3.1 基于MATLAB的控制系统阶跃响应 44
实验3.2 基于MATLAB的控制系统的脉冲响应 47
实验3.3 基于MATLAB的控制系统时域分析 49
实验3.4 二阶系统模拟及动态性能分析 52
实验3.5 控制系统稳定性分析 54
实验3.6 控制系统临界开环增益与参量的关系 56
实验3.7 开环和闭环控制系统中小参量的处理 57
实验3.8 控制系统的稳态响应 60
4 线性系统的根轨迹法 63
4.1 根轨迹法基本概念与根轨迹方程 63
4.2 根轨迹绘制的基本法则 64
4.3 实验 65
基于MATLAB的控制系统的根轨迹绘制 65
5 线性系统的频域分析法 71
5.1 频率特性及其几何表示 71
5.2 开环系统的典型环节分解和开环频率特性曲线的绘制 73
5.3 奈奎斯特稳定判据 76
5.4 频域指标与时域指标的关系 78
5.5 由频率特性确定传递函数 79
5.6 实验 80
实验5.1 基于MATLAB的控制系统的伯德图绘制及分析 80
实验5.2 基于MATLAB的控制系统Nyquist图绘制及分析 84
实验5.3 模拟比例微分环节频率特性的测试 86
实验5.4 模拟比例环节、惯性环节和积分环节频率特性的测试 88
实验5.5 模拟振荡环节频率特性的测试 89
实验5.6 控制系统频率特性测量 89
6 非线性系统的分析 92
6.1 非线性系统的特征 92
6.2 基于MATLAB的继电型非线性控制系统分析 93
6.3 非线性特性的描述函数和分析 97
6.4 实验 99
实验6.1 基于MATLAB的相平面作图 99
实验6.2 基于MATLAB的继电型非线性控制系统分析 102
实验6.3 典型非线性环节模拟实验 103
实验6.4 非线性系统分析（利用相平面法） 106
实验6.5 非线性系统分析（利用描述函数法） 108
实验6.6 非线性系统的模拟实验 109
7 数字控制系统 112
7.1 数字控制系统的组成及特点 112
7.2 信号的采样和保持 114
7.3 数字控制系统的数学模型 117
7.4 数字控制系统的稳定性 118
7.5 数字控制系统的稳态性能和暂态性能分析 120
7.6 数字控制器模拟化设计方法 123
7.7 数字控制器的离散化设计方法 131
7.8 实验 135
实验7.1 基于MATLAB的采样控制系统分析实验 135
实验7.2 采样控制系统的模拟实验 136
实验7.3 SKJ-Ⅱ型数字随动系统设计实验 137
8 控制系统设计 149
8.1 校正的作用 149
8.2 校正的基本方式 150
8.3 超前校正 151
8.4 滞后校正 154
8.5 滞后-超前校正 155
8.6 PID控制器 157
8.7 反馈校正 159
8.8 状态变量反馈 162
8.9 实验 168
实验8.1 基于MATLAB的系统校正设计：频率法超前校正 168
实验8.2 基于MATLAB的系统校正设计：频率法滞后校正 169
实验8.3 基于MATLAB的系统校正设计：根轨迹法超前校正 170
实验8.4 基于MATLAB的系统校正设计：根轨迹法滞后校正 171
实验8.5 基于MATLAB的系统校正设计：速度反馈校正 172
实验8.6 基于MATLAB的系统校正设计：频率法反馈校正 173
实验8.7 控制系统数学模型简化与近似 174
实验8.8 系统内环传递函数简化与近似 175
实验8.9 传递函数零、极点对消的模拟实验 176
实验8.10 控制系统串联校正的模拟实验 178
实验8.11 控制系统反馈校正的模拟实验 181
实验8.12 连续系统串联校正（一） 183
实验8.13 连续系统串联校正（二） 185
实验8.14 旋转倒立摆综合设计实验 188
9 综合设计实验 195
实验9.1 基于MATLAB的控制系统设计实验 195
实验9.2 直线型倒立摆实验 198
实验9.3 IPM100智能驱动器球杆系统实验 210
实验9.4 SSC-Ⅰ小功率位置随动系统实验 221
参考文献 240