第1章 绪论 1
1.1 反馈控制引例 1
1.2 控制工程中的常用术语 2
1.3 反馈控制的必要性 5
1.4 反馈控制与前馈控制的关系 6
第2章 反馈控制实例 8
2.1 温度控制 8
2.2 激光头的位置控制 10
2.3 磁力轴承的控制 13
2.4 开关电源的控制及其参数的辨识 16
2.5 大型超重结构体（半导体光刻装置）的辨识与控制 17
2.6 电动机的控制 19
2.6.1 电磁型电动机的控制 20
2.6.2 压电陶瓷马达的控制 25
2.6.3 超声波马达的控制 27
第3章 控制系统的方框图表示 31
3.1 方框图的优点 31
3.2 基于微分方程的控制系统建模 32
3.3 微分方程的解法及拉普拉斯变换 34
3.4 拉普拉斯变换基础 36
3.4.1 拉普拉斯变换表 36
3.4.2 拉普拉斯变换的基本性质 38
3.4.3 拉普拉斯反变换 40
3.4.4 初值和终值 45
3.5 基于传递函数的建模 47
3.5.1 传递函数的推导及方框图 48
3.5.2 典型环节的传递函数 49
3.6 动态方框图 51
习题 57
第4章 时域响应 59
4.1 时域响应相关术语 59
4.2 时域响应的计算 63
4.2.1 一阶惯性环节的脉冲响应 63
4.2.2 一阶惯性环节的阶跃响应 64
4.2.3 二次振荡环节的阶跃响应 67
4.2.4 极点配置与响应波形 69
4.2.5 零点配置与响应波形 71
4.3 稳态误差 73
4.3.1 稳态位置误差 73
4.3.2 稳态速度误差 74
4.3.3 稳态加速度误差 75
4.3.4 干扰引起的稳态误差 76
习题 77
第5章 频率响应 79
5.1 时间与频率的关系 79
5.2 频率响应及其分类 80
5.3 频率响应的读取 82
5.3.1 频率响应和时域响应的对应关系 82
5.3.2 频率响应的实测 83
5.4 波特图的绘制及矢量轨迹 88
习题 100
第6章 控制系统的稳定性 102
6.1 控制系统的稳定和不稳定 102
6.2 稳定性和内部稳定性 104
6.3 基于频率特性的稳定判据 105
6.3.1 增益裕量和相位裕量 105
6.3.2 基于波特图的稳定判据 105
6.3.3 基于奈奎斯特图的稳定判据 106
6.4 基于传递函数的稳定判据 111
6.4.1 劳斯稳定判据 111
6.4.2 赫尔维兹稳定判据 112
6.5 其他稳定性评价方法 114
6.5.1 根轨迹 114
6.5.2 实际系统的不稳定原因 120
习题 120
第7章 控制系统的设计 122
7.1 控制系统的分析与设计 122
7.2 基于频率响应与时域响应的评价 123
7.2.1 基于闭环频率响应的评价 123
7.2.2 基于开环频率响应的评价 124
7.2.3 基于时域响应的评价 125
7.3 基于PID补偿的控制系统设计与调整 125
7.3.1 PI补偿器的设计 126
7.3.2 PD补偿器的设计 129
7.3.3 PID补偿器的设计 130
7.3.4 PID补偿的整定方法 133
7.3.5 实用型PID补偿器的安装 136
7.4 应用相位超前-相位滞后补偿器的控制系统设计 138
7.4.1 相位超前补偿器的设计 138
7.4.2 相位滞后补偿器的设计 141
7.4.3 相位超前-滞后补偿器的设计 144
7.5 频率校正基础 145
7.5.1 高频段的特性 146
7.5.2 低频段的特性 147
7.6 干扰观测器 147
7.6.1 抑制干扰特性 148
7.6.2 标称特性 149
7.7 内部模型控制方法 152
7.7.1 被控对象不具有积分特性时的内部模型控制方法 153
7.7.2 被控对象具有积分特性时的内部模型控制方法 154
7.8 延迟时间补偿方法 156
7.9 基于陷波滤波器的振荡特性改善 159
7.10 控制器的离散化实现方法 163
7.10.1 基于后向差分法的离散化实现方法 165
7.10.2 基于双线性变换法的离散化实现方法 167
7.11 解耦补偿 171
7.12 性能改善方法 175
习题 177
第8章 前馈的导入 179
8.1 二自由度控制系统 179
8.2 反馈型二自由度控制系统 181
8.3 连续轨迹跟踪控制系统 184
8.4 抗饱和补偿 187
习题 190
习题解答 192
附录 220
参考文献 224