目录 1
序言 1
第1章 绪论 1
1.1 控制系统 1
1.2 什么是反馈与反馈的作用 4
1.3 反馈控制系统的类型 7
第2章 数学基础 10
2.1 引言 10
2.2 复变量的概念 10
2.3 微分方程 12
2.4 拉普拉斯变换 13
2.5 用部分分式展开式求拉普拉斯反变换 18
2.6 用拉普拉斯变换解线性常微分方程 21
2.7 矩阵理论基础 22
2.8 矩阵代数 26
2.9 状态方程的向量矩阵式 31
2.10 差分方程 32
2.11 z变换 34
2.12 应用z-变换解线性差分方程 40
第3章 传递函数、方块图和信号流图 45
3.1 引言 45
3.2 线性系统的脉冲响应和传递函数 45
3.3 方块图 50
3.4 信号流图 54
3.5 信号流图基本性质小结 56
3.6 信号流图中的一些定义 56
3.7 信号流图代数 57
3.8 绘制信号流图的例子 58
3.9 信号流图的通用增益公式 61
3.10 通用增益公式在方块图上的应用 65
3.11 状态图 66
3.12 离散数据系统的传递函数 72
第4章 物理系统的数学模型 86
4.1 引言 86
4.2 电气网络的方程 87
4.3 机械系统部件的模型 88
4.4 机械系统方程 97
4.5 控制系统中的传感器和编码器 101
4.6 控制系统中的直流电动机 111
4.7 两相感应电动机 117
4.8 非线性系统的线性化 119
4.9 传输延迟系统 123
第5章 线性动态系统的状态变量分析 133
5.1 引言 133
5.2 状态方程的矩阵表达式 133
5.3 状态转移矩阵 135
5.4 状态转移方程 137
5.5 状态方程与高阶微分方程的关系 142
5.6 相变量标准形的变换 144
5.7 状态方程和传递函数的关系 148
5.8 特征方程、特征值和特征向量 150
5.9 矩阵A的对角线化 151
5.10 约当（Jordan）标准形 155
5.11 传递函数的分解 158
5.12 线性系统的能控性 162
5.13 线性系统的能观测性 167
5.14 能控性和能观测性的不变性原理 170
5.15 能控性、能观测性与传递函数的关系 171
5.16 线性离散数据系统的状态方程 173
5.17 离散状态方程的z变换解法 176
5.18 离散数据系统的状态图 178
5.19 采样数据系统的状态图 181
第6章 控制系统的时域分析 198
6.1 引言 198
6.2 控制系统时间响应的典型测试信号 199
6.3 控制系统的时域性能——稳态误差 200
6.4 控制系统的时域性能——瞬态响应 210
6.5 二阶系统的瞬态响应 211
6.6 打印轮控制系统的时域分析 219
6.7 控制系统的稳定性—引言 229
6.8 稳定性、特征方程和状态转移矩阵 230
6.9 判别线性控制系统稳定性的方法 233
6.10 劳斯-赫尔维茨判据 234
第7章 根轨迹法 249
7.1 引言 249
7.2 根轨迹的基本条件 249
7.3 完整根轨图的绘制 252
7.4 应用根轨迹法解多项式的根 273
7.5 根轨迹作图的几个重要特点 277
7.6 根轨迹族——多参量变化 285
7.7 纯时间延迟系统的根轨迹 290
7.8 离散数据控制系统的根轨迹 298
第8章 控制系统的时域设计 305
8.1 引言 305
8.2 PID调节器的时域设计 307
8.3 相位超前和相位滞后调节器的时域设计 314
8.4 零-极点的对消控制 330
8.5 并联支路的反馈控制 337
8.6 状态反馈控制 340
8.7 通过状态反馈进行极点配置设计 341
8.8 带积分控制的状态反馈 345
8.9 调节器的数字实现 349
9.1 引言 362
第9章 控制系统的频域分析 362
9.2 奈魁斯特稳定判据 364
9.3 奈魁斯特判据的应用 372
9.4 G（s）H（s）的附加极点和零点对奈魁斯特图形状的影响 379
9.5 多环系统的稳定性 382
9.6 时间延迟线性控制系统的稳定性 384
9.7 绘制传递函数图的数字计算机程序 386
9.8 频域的特征量 389
9.9 二阶系统的Mp、ωp和带宽 389
9.10 增加开环传递函数零点的影响 392
9.11 增加开环传递函数极点的影响 395
9.12 相对稳定性——增益裕量、相位裕量和Mp 396
9.13 相对稳定性和伯德图幅频特性曲线斜率的关系 403
9.14 G（jω）平面上的等M轨迹 404
9.15 G（jω）平面上的等相角轨迹 407
9.16 幅相平面中的等M和等N轨迹——尼柯尔斯图线 408
9.17 非单位反馈系统的闭环频率响应 412
9.18 频域的敏感度分析 412
9.19 数字控制系统的频率响应 414
第10章 控制系统的频域设计 427
10.1 引言 427
10.2 相位超前调节器 429
10.3 相位滞后调节器 438
10.4 滞后超前调节器 446
附录 452
A 频域图 452
A.1 传递函数的极坐标图 452
A.2 传递函数的伯德图 456
A.3 幅相图 464
B 拉普拉斯变换表 466