第1章 控制系统导论 1
1.1 引言 1
1.2 自动控制简史 3
1.3 控制系统实例 7
1.4 工程设计 11
1.5 控制系统设计 13
1.6 机电一体化系统 15
1.7 绿色工程 17
1.8 控制系统前瞻 18
1.9 设计实例 19
1.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 22
1.11 小结 24
技能自测 24
基础练习题 26
一般习题 27
难题 31
设计题 32
术语和概念 34
第2章 系统数学模型 35
2.1 引言 35
2.2 物理系统的微分方程（组） 35
2.3 物理系统的线性近似 39
2.4 拉普拉斯变换 41
2.5 线性系统的传递函数 46
2.6 框图模型 57
2.7 信号流图模型 60
2.8 设计实例 65
2.9 利用控制系统设计软件进行系统仿真 82
2.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 93
2.11 小结 95
技能自测 95
基础练习题 98
一般习题 104
难题 115
设计题 117
计算机辅助设计题 119
术语和概念 121
第3章 状态空间模型 124
3.1 引言 124
3.2 动态系统的状态变量 125
3.3 状态微分方程（组） 127
3.4 信号流图模型和框图模型 131
3.5 其他形式的信号流图和框图模型 139
3.6 由状态方程求解传递函数 143
3.7 状态转移矩阵和系统时间响应 144
3.8 设计实例 147
3.9 利用控制系统设计软件分析状态空间模型 157
3.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 160
3.11 小结 162
技能自测 162
基础练习题 165
一般习题 168
难题 176
设计题 178
计算机辅助设计题 179
术语和概念 181
第4章 反馈控制系统的特性 183
4.1 引言 183
4.2 偏差信号分析 185
4.3 控制系统对参数变化的灵敏度 186
4.4 反馈控制系统的干扰信号 189
4.5 系统瞬态响应的调控 193
4.6 稳态误差 196
4.7 反馈的代价 197
4.8 设计实例 198
4.9 利用控制系统设计软件分析控制系统特性 209
4.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 214
4.11 小结 217
技能自测 218
基础练习题 221
一般习题 225
难题 232
设计题 235
计算机辅助设计题 238
术语和概念 241
第5章 反馈控制系统的性能 242
5.1 引言 242
5.2 测试输入信号 243
5.3 二阶系统的性能 245
5.4 零点和第三个极点对二阶系统响应的影响 249
5.5 s平面上特征根的位置与系统的瞬态响应 253
5.6 反馈控制系统的稳态误差 255
5.7 综合性能指标 260
5.8 线性系统的简化 266
5.9 设计实例 269
5.10 利用控制系统设计软件分析系统性能 278
5.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 282
5.12 小结 284
技能自测 285
基础练习题 287
一般习题 291
难题 296
设计题 298
计算机辅助设计题 301
术语和概念 304
第6章 线性反馈系统的稳定性 305
6.1 稳定性的概念 305
6.2 劳斯-赫尔维茨稳定性判据 308
6.3 反馈控制系统的相对稳定性 314
6.4 状态变量系统的稳定性 315
6.5 设计实例 318
6.6 利用控制系统设计软件分析系统的稳定性 324
6.7 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 330
6.8 小结 333
技能自测 333
基础练习题 335
一般习题 338
难题 343
设计题 346
计算机辅助设计题 349
术语和概念 350
第7章 根轨迹法 351
7.1 引言 351
7.2 根轨迹的概念 351
7.3 绘制根轨迹 355
7.4 应用根轨迹法进行参数设计 369
7.5 灵敏度与根轨迹 373
7.6 PID控制器 377
7.7 负增益控制 387
7.8 设计实例 390
7.9 利用控制系统设计软件分析根轨迹 401
7.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 405
7.11 小结 406
技能自测 408
基础练习题 411
一般习题 415
难题 425
设计题 429
计算机辅助设计题 434
术语和概念 436
第8章 频率响应法 438
8.1 引言 438
8.2 频率响应图 440
8.3 频率响应测量 455
8.4 频域性能指标 456
8.5 对数幅相图 459
8.6 设计实例 460
8.7 利用控制系统设计软件的频率响应方法 469
8.8 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 474
8.9 小结 476
技能自测 477
基础练习题 480
一般习题 483
难题 492
设计题 493
计算机辅助设计题 496
术语和概念 498
第9章 频域稳定性 500
9.1 引言 500
9.2 s平面上的围线映射 501
9.3 奈奎斯特稳性定性判据 505
9.4 相对稳定性与奈奎斯特稳定性判据 513
9.5 利用频域方法确定系统的时域性能指标 518
9.6 系统带宽 523
9.7 时延系统的稳定性 525
9.8 设计实例 527
9.9 频域中的PID控制器 541
9.10 利用控制系统设计软件分析频域稳定性 542
9.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 549
9.12 小结 550
技能自测 550
基础练习题 560
一般习题 565
难题 574
设计题 578
计算机辅助设计题 583
术语和概念 585
第10章 反馈控制系统设计 586
10.1 引言 586
10.2 系统设计方法 587
10.3 串联校正网络 588
10.4 用伯德图法设计超前校正网络 592
10.5 用根轨迹法设计超前校正网络 597
10.6 利用积分型校正网络设计反馈控制系统 602
10.7 用根轨迹法设计滞后校正网络 604
10.8 用伯德图法设计滞后校正网络 608
10.9 在伯德图上用解析法进行系统设计 612
10.10 带前置滤波器的反馈控制系统 613
10.11 设计具有最小节拍响应的系统 615
10.12 设计实例 617
10.13 利用控制系统设计软件设计控制系统 626
10.14 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 631
10.15 小结 632
技能自测 633
基础练习题 636
一般习题 640
难题 649
设计题 651
计算机辅助设计题 655
术语和概念 657
第11章 状态变量反馈系统设计 658
11.1 引言 658
11.2 能控性和能观性 659
11.3 全状态反馈控制设计 663
11.4 观测器设计 667
11.5 观测器和全状态反馈控制的集成 670
11.6 参考输入信号 674
11.7 最优控制系统 676
11.8 内模设计 683
11.9 设计实例 686
11.10 利用控制系统设计软件设计状态变量反馈 693
11.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 697
11.12 小结 698
技能自测 699
基础练习题 702
一般习题 704
难题 708
设计题 711
计算机辅助设计题 714
术语和概念 718
第12章 鲁棒控制系统 719
12.1 引言 719
12.2 鲁棒控制系统和系统灵敏度 720
12.3 鲁棒性分析 723
12.4 含有不确定参数的系统 725
12.5 鲁棒控制系统设计 726
12.6 鲁棒PID控制器设计 731
12.7 鲁棒内模控制系统 735
12.8 设计实例 737
12.9 伪定量反馈系统 749
12.10 利用控制系统设计软件设计鲁棒控制系统 751
12.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 753
12.12 小结 754
技能自测 755
基础练习题 758
一般习题 759
难题 764
设计题 767
计算机辅助设计题 772
术语和概念 774
第13章 数字控制系统 776
13.1 引言 776
13.2 数字控制系统应用概貌 776
13.3 采样系统 778
13.4 z变换 780
13.5 闭环反馈采样控制系统 783
13.6 二阶采样控制系统的性能 786
13.7 带有数字校正器的闭环系统 788
13.8 数字控制系统的根轨迹 790
13.9 控制器的数字实现 793
13.10 设计实例 794
13.11 利用控制系统设计软件设计数字控制系统 800
13.12 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 804
13.13 小结 805
技能自测 805
基础练习题 808
一般习题 810
难题 811
设计题 812
计算机辅助设计题 814
术语和概念 815
附录A MATLAB基础知识 816
参考文献 829