第一章 绪论 1
第一节 概述 1
第二节 自动控制系统的基本结构 3
一、开环控制系统 3
二、闭环控制系统 6
习题 10
第二章 线性动态系统 12
第一节 动态系统及状态 12
第二节 关于动态系统的线性 15
第三节 线性动态系统的状态空间描述 17
一、单输入单输出系统 17
二、多输入多输出系统 19
三、状态变量的非唯一性 21
第四节 状态空间描述的Laplace变换 22
一、对Laplace变换的复习 22
二、状态空间描述的拉氏变换 23
第五节 状态转移矩阵 25
一、用拉氏变换求解状态转移矩阵 25
二、状态转移矩阵的指数形式 26
第六节 线性动态系统的输入输出描述 27
一、传递函数 28
二、冲激响应函数 30
第七节 完全表征 31
第八节 非线性系统的局部线性化 33
本章小结 35
习题 36
第三章 传递函数的建立 39
第一节 传递函数方框图 39
一、传递函数方框图的建立 39
二、方框图的变换规则 41
第二节 环节的传递函数及负载效应 45
一、传递函数的基本因子及典型环节 45
二、负载效应 49
第三节 电气环节的传递函数 50
一、复阻抗 50
二、由运算放大器构成的环节 52
第四节 发电机励磁控制系统 53
一、励磁控制系统的构成及动作原理 53
二、发电机的传递函数 56
三、功率励磁装置的传递函数 58
四、励磁控制系统的传递函数方框图 59
第五节 信号流图及Mascn公式 60
一、信号流图 60
二、Mason公式 62
第六节 由传递函数求状态空间描述 64
一、由传递函数方框图绘制状态变量模拟图 64
二、传递函数的实现 67
本章小结 70
习题 72
第四章 反馈控制系统的性能及时域分析 77
第一节 反馈控制系统性能概述 77
一、以单位反馈系统作为研究的主要对象 77
二、性能与误差的关系 79
三、性能与输入的关系 80
四、性能类别 81
第二节 暂态性能指标 82
一、数值型性能指标 82
二、二次型性能指标 85
第三节 典型二阶系统的暂态性能分析 86
一、典型二阶系统及其暂态响应 86
二、性能指标与闭环极点位置的关系 88
第四节 高阶系统的暂态性能与闭环零、极点配置的关系 93
一、闭环零、极点及留数 93
二、闭环主导极点 95
第五节 参考输入作用下的稳态误差分析 96
一、系统按稳态误差划分的型 96
二、稳态误差分析 97
第六节 扰动对稳态误差的影响及补偿措施 100
一、调差率 100
二、稳态误差的消除与所需调差率的获得 103
第七节 参数敏感度分析 106
本章小结 108
习题 109
第五章 频率特性及其图示 113
第一节 频率特性 113
第二节 频率特性的极坐标图（Nyquist图） 116
一、一阶环节的极坐标图 116
二、二阶环节的极坐标图 118
三、高阶系统极坐标图的一般形状 119
第三节 频率特性的对数坐标图（Bode图） 122
一、Bode图及其特点 122
二、基本因子的Bode图 123
三、Bode图的合成法 129
第四节 由闭环频率特性估计暂态性能 133
一、频域带宽与暂态性能的关系 134
二、频域谐振峰值与时域过调量的关系 135
第五节 由开环Nyquist图确定闭环频率特性 136
本章小结 140
习题 141
第六章 稳定性分析 145
第一节 线性系统有界输入有界输出（BIBO）稳定性 145
第二节 特征方程与稳定性的关系 147
第三节 Liapunov稳定性及渐近稳定性 148
一、自由系统的平衡状态 148
二、Liapunov稳定性与渐近稳定性的定义 149
第四节 Liapunov直接法 152
一、基本定理 152
二、Liapunov直接法在线性系统中的应用 154
第五节 Routh稳定判据 156
一、Routh稳定判据 156
二、利用Routh判据估计稳定裕量 159
第六节 复平面上的围线映射 160
第七节 Nyquist稳定判据 163
一、基本思路 163
二、Nyquist稳定判据 165
三、虚轴上存在极点时的Nyquist稳定判据 167
第八节 稳定裕量 169
一、利用开环Nyquist图确定稳定裕量 169
二、相位裕量、幅值裕量与谐振峰值的关系 170
第九节 Bode图上的稳定性分析 172
一、利用Bode图确定稳定裕量 172
二、Bode定理介绍 173
本章小结 176
习题 177
第七章 基于Bode图的设计及校正 182
第一节 设计概述 182
第二节 校正的任务与类型 184
第三节 并联校正与PID控制作用 186
一、引入积分控制作用 186
二、引入微分控制作用 188
三、引入积分加微分控制作用 191
第四节 稳态误差禁区 193
第五节 串联校正 199
一、超前校正 200
二、滞后校正 204
三、滞后—超前校正 208
第六节 局部反馈校正 211
一、削弱非线性的影响 212
二、减小时间常数 216
三、正反馈 217
本章小结 218
习题 219
第八章 根轨迹法 222
第一节 特征根的希望位置 222
第二节 什么是根轨迹法 223
第三节 根轨迹图的绘制 226
一、幅角条件与幅值条件 226
二、绘制根轨迹的一般规则 228
第四节 超前和滞后环节对根轨迹的影响 238
一、超前环节对根轨迹的影响 238
二、滞后环节对根轨迹的影响 240
第五节 基于根轨迹法的校正 242
一、超前校正 242
二、滞后校正 246
本章小结 247
习题 248
第九章 离散系统 251
第一节 连续信号的采样与复现 251
一、采样过程及其数学描述 252
二、保持器 253
三、采样定理 255
第二节 Z变换 258
一、定义 258
二、变换方法 259
三、Z变换的性质 263
四、Z反变换 267
第三节 离散系统的时域描述 269
一、线性差分方程 269
二、离散系统的状态方程 271
三、用Z变换解差分方程 275
第四节 脉冲传递函数 278
一、定义 278
二、系统脉冲传递函数的求法 279
第五节 在z平面上的稳定性分析 284
一、z平面上的稳定性 284
二、稳定性的代数判据 287
三、Nyquist稳定判据 289
四、根轨迹法 290
本章小结 292
习题 293