第6章 频率响应综合法 1
6.1 引言 1
6.2 回路整形与系统的希望开环频率特性 4
6.2.1 回路整形法 4
6.2.2 系统的希望开环对数幅频曲线特性 6
6.3 串联校正的综合 13
6.3.1 串联超前校正的综合 16
6.3.2 串联迟后校正的综合 21
6.3.3 串联迟后-超前校正的综合 25
6.3.4 应用Simulink进行控制系统的计算机辅助分析与设计 28
6.4 串联校正的工程设计与PID控制器参数的工程整定方法 35
6.4.1 二阶“最佳”与三阶“最佳”的工程设计法 36
6.4.2 PID控制器参数的工程整定法 44
6.5 反馈校正的综合 53
6.5.1 反馈校正的作用 54
6.5.2 反馈校正的综合方法 56
6.6 复合校正的综合 61
6.6.1 按扰动补偿的复合校正的综合 62
6.6.2 按输入补偿的复合校正的综合 64
小结 68
典型例题分析 71
习题 83
第7章 线性系统的结构分析 87
7.1 引言 87
7.2 状态可控性与状态可观测性的定义 89
7.2.1 状态可控性的定义 89
7.2.2 状态可观测性的定义 91
7.3 线性连续系统的可控性判据 93
7.3.1 线性定常系统的可控性判据 93
7.3.2 线性时变系统的可控性判据 106
7.3.3 线性定常系统的输出可控性 107
7.4 线性连续系统的可观测性判据与对偶性原理 110
7.4.1 线性时变系统的可观测性判据 110
7.4.2 对偶性原理 111
7.4.3 线性定常系统的可观测性判据 113
7.5 线性变换与规范形 120
7.5.1 线性变换 120
7.5.2 线性定常系统在线性变换下的特性 121
7.5.3 线性单变量系统的可控规范形与可观测规范形 123
7.6 应用MATLAB进行线性系统结构分析和求规范形 130
7.6.1 应用MATLAB分析线性系统的可控性与可观测性 130
7.6.2 应用MATLAB求线性系统状态空间表达式的规范形 131
7.7 线性定常系统的结构分解 133
7.7.1 状态可控性与状态可观测性的基本属性 133
7.7.2 线性定常系统按可控性的结构分解 137
7.7.3 线性定常系统按可观测性的结构分解 143
7.7.4 线性定常系统结构的规范分解 147
7.8 线性系统“经典”与“现代”控制理论之间的基本结构关系 148
7.8.1 线性系统的传递函数（阵）描述与状态空间描述之间的关系 149
7.8.2 线性系统的传递函数（阵）零极点与系统零极点之间的关系 150
7.9 传递函数矩阵的状态空间实现 168
7.9.1 实现与最小实现 168
7.9.2 实现的基本形式 170
小结 175
典型例题分析 178
习题 198
第8章 线性控制系统的状态空间综合法 203
8.1 引言 203
8.2 状态反馈与输出反馈 205
8.3 闭环系统的极点配置 208
8.3.1 极点配置定理 209
8.3.2 极点配置算法 213
8.3.3 应用MATLAB求解极点配置问题 217
8.3.4 控制系统的镇定问题 221
8.4 李雅普诺夫第二方法与线性二次型最优控制 225
8.4.1 李雅普诺夫第二方法的主要定理 227
8.4.2 李雅普诺夫第二方法在线性定常系统综合中的应用 233
8.4.3 动态系统最优控制的基本概念 239
8.4.4 线性系统二次型性能指标的最优控制 240
8.4.5 应用MATLAB进行求解 253
8.5 状态观测器 257
8.5.1 全维状态观测器 257
8.5.2 降维状态观测器 263
8.6 带观测器的状态反馈控制系统 268
8.6.1 闭环系统结构与分离性原理 268
8.6.2 带观测器的状态反馈系统的基本特性 270
8.7 鲁棒控制系统 274
8.7.1 鲁棒性与鲁棒控制的基本概念 274
8.7.2 最优定常调节系统的鲁棒性 283
小结 287
典型例题分析 288
习题 302
第9章 线性离散控制系统 307
9.1 引言 307
9.2 信号的采样与保持 313
9.2.1 采样过程与采样定理 314
9.2.2 保持器 318
9.3 Z变换与线性差分方程的求解 321
9.3.1 线性常系数差分方程 321
9.3.2 Z变换 324
9.3.3 应用Z变换法求解线性差分方程 336
9.4 线性离散系统的数学描述 337
9.4.1 输入输出描述与状态空间描述 338
9.4.2 脉冲传递函数 343
9.4.3 脉冲传递函数（阵）描述与状态空间描述之间的相互转换 356
9.5 线性离散系统的稳定性分析 363
9.5.1 S平面与Z平面的映射关系 364
9.5.2 线性定常离散系统的稳定性条件 367
9.5.3 线性离散系统的代数稳定判据 370
9.6 线性离散系统的时间响应特性分析 375
9.6.1 系统暂态特性与极点分布之间的关系 377
9.6.2 线性离散系统的根轨迹法 381
9.6.3 线性离散系统的稳态误差 385
9.6.4 应用MATLAB进行离散系统分析 391
9.7 线性离散系统的频率响应法 396
9.7.1 线性离散系统的频率响应特性 397
9.7.2 双线性变换与伯德图法 400
9.8 离散控制系统的综合 405
9.8.1 等效模拟控制器综合法与数字PID控制器 406
9.8.2 数字控制器直接综合法 416
9.8.3 数字控制器解析综合法 421
9.9 线性离散系统的结构分析 429
9.9.1 线性离散系统的可控性与可达性 431
9.9.2 线性离散系统的可观测性与对偶性原理 435
9.9.3 线性连续系统离散化后保持可达和可观测的条件 437
9.9.4 线性定常离散系统的结构分解 439
9.9.5 离散系统“经典”与“现代”控制理论之间的基本结构关系 447
小结 452
典型例题分析 455
习题 474
第10章 非线性控制系统 480
10.1 引言 480
10.1.1 非线性控制系统的基本特点 482
10.1.2 典型的非线性特性 485
10.2 描述函数法 489
10.2.1 描述函数法的基本概念 489
10.2.2 描述函数的计算 492
10.2.3 非线性控制系统的描述函数分析 497
10.2.4 应用MATLAB进行描述函数分析 504
10.3 相平面法 509
10.3.1 相平面法的基本概念 509
10.3.2 相平面图的绘制方法 512
10.3.3 由相平面图求系统运动的时间响应 519
10.3.4 奇点与极限环 521
10.3.5 线性控制系统的相平面分析 528
10.3.6 非线性控制系统的相平面分析 532
10.4 李雅普诺夫稳定性分析法 549
10.4.1 克拉索夫斯基方法 550
10.4.2 变量梯度法 552
10.5 非线性系统校正与利用非线性特性改善控制系统性能 554
10.5.1 非线性系统校正 555
10.5.2 利用非线性特性改善控制系统性能 558
小结 562
典型例题分析 564
习题 582
附录A 线性代数概述 588
附录B 下册部分习题参考答案 595
参考文献 604