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 6
1.4 工程设计 11
1.5 控制系统设计 12
1.6 机电一体化系统 14
1.7 控制系统前瞻 16
1.8 设计实例 17
1.9 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 19
1.10 小结 21
基础练习题 21
一般习题 22
难题 26
设计题 27
术语和概念 28
第2章 系统数学模型 30
2.1 引言 30
2.2 物理系统的微分方程（组） 30
2.3 物理系统的线性近似 34
2.4 拉普拉斯变换 36
2.5 线性系统的传递函数 42
2.6 方框图模型 53
2.7 信号流图模型 56
2.8 设计实例 61
2.9 利用控制系统设计软件进行系统仿真 77
2.10 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 89
2.11 小结 91
基础练习题 91
一般习题 97
难题 109
设计题 110
计算机辅助设计题 112
术语和概念 114
第3章 状态空间模型 117
3.1 引言 117
3.2 动态系统的状态变量 118
3.3 状态微分方程 120
3.4 信号流图模型和方框图模型 124
3.5 其他形式的信号流图和方框图模型 132
3.6 由状态方程求解传递函数 136
3.7 状态转移矩阵和系统时间响应 138
3.8 设计实例 140
3.9 利用控制系统设计软件分析状态空间模型 151
3.10 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 154
3.11 小结 156
基础练习题 156
一般习题 159
难题 168
设计题 170
计算机辅助设计题 171
术语和概念 173
第4章 反馈控制系统的特性 175
4.1 引言 175
4.2 偏差信号分析 177
4.3 控制系统对参数变化的灵敏度 178
4.4 反馈控制系统的干扰信号 181
4.5 系统瞬态响应的调控 185
4.6 稳态误差 187
4.7 反馈的代价 189
4.8 设计实例 190
4.9 利用控制系统设计软件分析控制系统特性 201
4.10 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 206
4.11 小结 209
基础练习题 210
一般习题 214
难题 222
设计题 224
计算机辅助设计题 227
术语和概念 229
第5章 反馈控制系统的性能 231
5.1 引言 231
5.2 测试输入信号 232
5.3 二阶系统的性能 234
5.4 零点和第三个极点对二阶系统响应的影响 238
5.5 s平面上根的位置与系统的瞬态响应 243
5.6 反馈控制系统的稳态误差 244
5.7 综合性能指标 250
5.8 线性系统的简化 257
5.9 设计实例 259
5.10 利用控制系统设计软件分析系统性能 269
5.11 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 273
5.12 小结 275
基础练习题 276
一般习题 280
难题 285
设计题 287
计算机辅助设计题 289
术语和概念 292
第6章 线性反馈系统的稳定性 293
6.1 稳定性的概念 293
6.2 劳斯赫尔维茨稳定判据 296
6.3 反馈控制系统的相对稳定性 302
6.4 状态变量系统的相对稳定性 303
6.5 设计实例 306
6.6 利用控制系统设计软件分析系统的稳定性 313
6.7 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 320
6.8 小结 322
基础练习题 322
一般习题 326
难题 331
设计题 333
计算机辅助设计题 335
术语和概念 337
第7章 根轨迹法 338
7.1 引言 338
7.2 根轨迹的概念 338
7.3 绘制根轨迹 342
7.4 应用根轨迹法进行参数设计 356
7.5 灵敏度与根轨迹 360
7.6 PID控制器 365
7.7 设计实例 367
7.8 利用控制系统设计软件分析根轨迹 375
7.9 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 379
7.10 小结 381
基础练习题 383
一般习题 387
难题 397
设计题 400
计算机辅助设计题 405
术语和概念 407
第8章 频率响应法 409
8.1 引言 409
8.2 频率响应图 411
8.3 频率响应测量 428
8.4 频域性能指标 428
8.5 对数幅相图 431
8.6 设计实例 433
8.7 利用控制系统设计软件的频率响应方法 441
8.8 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 445
8.9 小结 447
基本练习题 449
一般习题 452
难题 461
设计题 462
计算机辅助设计题 465
术语和概念 467
第9章 频域稳定性 469
9.1 引言 469
9.2 s平面上的围线映射 470
9.3 奈奎斯特稳定判据 474
9.4 相对稳定性与奈奎斯特判据 483
9.5 利用频域方法确定系统的时域性能指标 488
9.6 系统带宽 494
9.7 时延系统的稳定性 495
9.8 设计实例 498
9.9 频域中的PID控制器 509
9.10 利用控制系统设计软件分析频域稳定性 510
9.11 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 518
9.12 小结 519
基础练习题 527
一般习题 533
难题 543
设计题 546
计算机辅助设计题 550
术语和概念 552
第10章 反馈控制系统设计 553
10.1 引言 553
10.2 系统设计方法 554
10.3 串联校正网络 555
10.4 用伯德图法设计超前校正网络 559
10.5 用根轨迹法设计超前校正网络 564
10.6 利用积分型校正网络设计反馈控制系统 570
10.7 用根轨迹法设计滞后校正网络 572
10.8 用伯德图法设计滞后校正网络 575
10.9 在伯德图上用解析法进行系统设计 579
10.10 带前置滤波器的反馈控制系统 581
10.11 设计具有最小节拍响应的系统 583
10.12 设计实例 586
10.13 利用控制系统设计软件设计控制系统 595
10.14 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 600
10.15 小结 601
基础练习题 602
一般习题 606
难题 617
设计题 619
计算机辅助设计题 623
术语和概念 626
第11章 状态变量反馈系统设计 627
11.1 引言 627
11.2 能控性和能观性 628
11.3 全状态反馈控制设计 632
11.4 观测器设计 636
11.5 观测器和全状态反馈控制的集成 639
11.6 参考输入信号 644
11.7 最优控制系统 646
11.8 内模设计 654
11.9 设计实例 656
11.10 利用控制系统设计软件设计状态变量反馈 664
11.11 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 669
11.12 小结 670
基础练习题 670
一般习题 672
难题 677
设计题 680
计算机辅助设计题 683
术语和概念 687
第12章 鲁棒控制系统 689
12.1 引言 689
12.2 鲁棒控制系统和系统灵敏度 690
12.3 鲁棒性分析 693
12.4 含有不确定参数的系统 695
12.5 鲁棒控制系统设计 696
12.6 鲁棒PID控制器设计 701
12.7 鲁棒内模控制系统 706
12.8 设计实例 708
12.9 伪定量反馈系统 722
12.10 利用控制系统设计软件设计鲁棒控制系统 723
12.11 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 725
12.12 小结 727
基础练习题 728
一般习题 730
难题 736
设计题 739
计算机辅助设计题 745
术语与概念 747
第13章 数字控制系统 749
13.1 引言 749
13.2 数字控制系统应用概貌 749
13.3 采样系统 751
13.4 z变换 753
13.5 闭环反馈采样控制系统 756
13.6 二阶采样控制系统的性能 759
13.7 带有数字校正器的闭环系统 761
13.8 数字控制系统的根轨迹 764
13.9 控制器的数字实现 767
13.10 设计实例 768
13.11 利用控制系统设计软件设计数字控制系统 774
13.12 循序渐进设计示例：磁盘驱动器读取系统 778
13.13 小结 779
基础练习题 780
一般习题 782
难题 784
设计题 784
计算机辅助设计题 786
术语与概念 787
附录A MATLAB基础知识 789
附录B MathScript入门 802
参考文献 821