第1章自动控制的一般概念 1
1.1引言 1
1.2自动控制和自动控制系统的基本概念 1
1.2.1自动控制问题的提出 1
1.2.2开环控制系统 3
1.2.3闭环控制系统 3
1.2.4复合控制系统 5
1.3控制系统示例 6
1.4自动控制系统的基本组成 9
1.5自动控制系统的分类及基本要求 9
1.5.1自动控制系统的分类 9
1.5.2对自动控制系统的基本要求 11
习题 12
第2章控制系统的数学模型 14
2.1引言 14
2.2控制系统的时域数学模型 14
2.3控制系统的复域数学模型 16
2.3.1传递函数 16
2.3.2典型环节的传递函数 18
2.4控制系统的结构图及其等效变换 21
2.4.1控制系统结构图 21
2.4.2结构图等效变换 22
2.5控制系统的传递函数 25
2.5.1系统的开环传递函数 25
2.5.2闭环系统的传递函数 26
2.5.3闭环系统的误差传递函数 26
习题 28
第3章线性系统的时域分析 30
3.1引言 30
3.2系统的时域性能指标 30
3.2.1时域法常用的典型输入信号 30
3.2.2系统的时域性能指标 31
3.3一阶系统的时间响应及动态性能 33
3.3.1一阶系统单位阶跃响应 33
3.3.2一阶系统动态性能指标计算 33
3.4二阶系统的时间响应及动态性能 33
3.4.1二阶系统传递函数标准形式及分类 33
3.4.2欠阻尼二阶系统动态性能指标计算 34
3.4.3过阻尼二阶系统动态性能指标计算 36
3.5线性系统的稳定性分析 37
3.5.1稳定性的概念 37
3.5.2稳定的充要条件 37
3.5.3稳定判据 38
3.6线性系统的稳态误差 41
3.6.1误差与稳态误差 42
3.6.2计算稳态误差的一般方法 42
3.6.3静态误差系数法 43
3.6.4动态误差系数法 45
3.6.5减小或消除稳态误差的方法 47
3.7应用MATLAB进行时域分析 48
习题 51
第4章线性系统的复域分析 55
4.1根轨迹法的基本概念 55
4.1.1根轨迹的基本概念 55
4.1.2根轨迹与系统性能 56
4.1.3根轨迹方程 56
4.2绘制根轨迹的基本法则 57
4.3广义根轨迹 63
4.3.1参数根轨迹 63
4.3.2零度根轨迹 64
4.4应用MATLAB进行复域分析 65
习题 68
第5章线性系统的校正方法 72
5.1控制系统综合与校正的概念 72
5.2线性系统时域校正 72
5.2.1反馈校正 72
5.2.2复合校正 73
5.3线性系统的频域分析与校正 75
5.3.1频率特性的基本概念 75
5.3.2幅相频率特性（Nyquist图） 79
5.3.3对数频率特性（Bode图） 85
5.3.4频域稳定判据 91
5.3.5稳定裕度 97
5.3.6利用开环频率特性分析系统的性能 99
5.3.7频域法串联校正 102
5.4自动控制系统设计举例 109
5.4.1位式控制器设计 109
5.4.2PPIPID控制器设计及参数整定方法 111
5.4.3自整定调节器 118
5.4.4大滞后系统的补偿控制 119
5.4.5多回路控制系统设计 126
5.5应用MATLAB进行控制系统设计与分析 131
习题 143
第6章现代控制理论基础 147
6.1控制系统的状态空间描述 147
6.1.1状态空间的基本概念 147
6.1.2线性定常连续系统状态空间表达式的建立 151
6.1.3从状态空间表达式求传递函数（矩阵） 155
6.2线性定常系统状态方程的解 158
6.2.1线性定常齐次状态方程的解（自由解） 158
6.2.2状态转移矩阵 159
6.2.3线性定常系统非齐次方程的解 160
6.3线性定常系统的能控性和能观性 162
6.3.1能控性问题 163
6.3.2能观性问题 165
6.3.3能控性、能观性与传递函数的关系 171
6.3.4传递函数的最小阶动态方程实现问题 172
6.4应用MATLAB进行状态方程分析求解 173
习题 174
第7章计算机过程控制及自控原理的应用 177
7.1计算机过程控制系统组成、特点及分类 177
7.1.1计算机过程控制的一般概念 177
7.1.2计算机过程控制系统的组成 178
7.1.3计算机过程控制系统的特点 180
7.1.4计算机过程控制系统的分类 183
7.2计算机过程控制系统的实现 186
7.2.1控制用计算机系统基本硬件配置 186
7.2.2对控制用计算机系统的一般要求 187
7.2.3计算机过程控制系统主机的选择 189
7.2.4控制系统的应用软件设计 190
7.3计算机输入输出技术 196
7.3.1数字量过程通道 196
7.3.2模拟量过程通道 196
7.4数字PID算法 202
7.4.1PID控制和数字PID控制算法 202
7.4.2数字PID控制算法的改进 203
7.4.3数字PID调节器参数的整定方法 206
7.5计算机控制系统举例 206
7.5.1直接数字控制系统DDC设计举例 206
7.5.2集散控制系统（DCS）设计举例 208
习题 220
附录1常见函数拉氏变换对照表 221
附录2MATLAB基础知识 222
参考文献 238