上册 2
上篇 基本认识 2
第1章 对信号的基本认识 2
章节知识框架 2
教学目的与要求 2
导入案例 3
1.1信号的描述与分类 3
1.1.1什么是信号 3
1.1.2信号的分类 4
1.2信号的基本特性与运算 8
1.2.1信号的基本特性 8
1.2.2信号的基本运算 8
1.2.3信号的分解与合成 13
1.3奇异信号 15
1.3.1连续时间阶跃信号 15
1.3.2连续时间冲激（脉冲）信号 17
1.3.3关于广义函数 18
1.3.4阶跃序列和脉冲序列 19
1.4正弦信号 20
本章小结 21
习题1. 22
第2章 对系统的基本认识 24
章节知识框架 24
教学目的与要求 24
导入案例 25
2.1什么是系统 25
2.1.1系统及其基本问题 25
2.1.2系统的模型与表示 25
2.2系统的特性与分类 26
2.2.1系统的特性 26
2.2.2系统的分类 28
2.3系统的校正 30
2.3.1系统的校正及其作用 31
2.3.2系统校正的基本方法 32
本章小结 32
习题2 33
第3章 对控制的基本认识 36
章节知识框架 36
教学目的与要求 36
导入案例 37
3.1控制的主要目的 37
3.2控制的基本方式 38
3.2.1开环控制 38
3.2.2闭环控制 40
3.3控制的基本要求 42
3.3.1典型输入信号与典型初始状态 42
3.3.2控制的基本要求 43
本章小结 45
习题3 46
第4章 系统数学模型的建立 48
章节知识框架 48
教学目的与要求 49
导入案例 49
4.1由系统原理图画功能图 49
4.2建立系统微分方程的一般方法 50
4.2.1基本方法 51
4.2.2动态结构图的等效变换 63
4.2.3信号流图与Mason公式 69
4.3系统的传递函数（系统函数） 73
4.3.1系统的开环传递函数 73
4.3.2系统的闭环传递函数 73
4.3.3系统的误差传递函数 74
4.4系统数学模型的试验测定 75
4.4.1试验测定数学模型的主要方法 75
4.4.2时域测定法 76
4.5系统的模拟 80
4.5.1连续系统的模拟 80
4.5.2离散系统的模拟 83
本章小结 84
习题4. 84
中篇 经典分析方法 90
第5章 信号与系统控制的时域分析法 90
章节知识框架 90
教学目的与要求 90
导入案例 91
5.1时域分析法及其特点 91
5.1.1什么是时域分析法（时域指标） 91
5.1.2时域分析法的主要特点 93
5.2系统时域解的结构 93
5.2.1自由响应与强迫响应 93
5.2.2零输入响应与零状态响应 94
5.2.3瞬态响应与稳态响应 96
5.3连续信号与系统控制的时域分析 96
5.3.1连续时间信号的时域分析 96
5.3.2用卷积积分法求零状态响应 105
5.3.3一、二阶系统的时域分析 114
5.3.4高阶系统的时域分析 124
5.3.5连续系统的稳定性分析 126
5.3.6连续系统的稳态误差分析 133
5.4离散信号与系统的时域分析 143
5.4.1离散时间基本信号 143
5.4.2离散时间系统的差分方程及其求解 159
5.4.3用卷积和求零状态响应 161
本章小结 163
习题5 164
第6章 信号与系统控制的频域分析法 172
章节知识框架 172
教学目的与要求 172
导入案例 173
6.1频域分析法及其特点 173
6.1.1什么是频域分析法 173
6.1.2频域分析法的特点 174
6.2连续信号与系统控制的频域分析 174
6.2.1信号的正交分解 174
6.2.2周期信号的傅里叶级数 176
6.2.3周期信号的频谱 182
6.2.4非周期信号的傅里叶变换 187
6.2.5傅里叶变换的性质 194
6.2.6周期信号的傅里叶变换 201
6.2.7抽样定理 203
6.2.8连续系统的频域分析 210
6.2.9连续系统的频率特性与实验测定 219
6.2.10 Nyquist稳定判据与对数频率稳定判据 243
6.2.11系统Bode图的三频段分析与闭环特性 254
6.2.12系统频域指标与时域指标之间的关系 262
6.3离散信号与系统控制的频域分析 264
6.3.1周期信号的离散时间傅里叶级数（DTFS） 265
6.3.2非周期信号的离散时间傅里叶变换（DTFT） 269
6.3.3周期序列的离散时间傅里叶变换 276
6.3.4离散时间傅里叶变换的性质 278
6.3.5离散傅里叶变换（DFT） 285
6.3.6快速傅里叶变换（FFT）简介 293
6.3.7离散系统的频域分析 295
本章小结 302
习题6 304
第7章 信号与系统控制的复频域分析法 318
章节知识框架 318
教学目的与要求 318
导入案例 319
7.1复频域分析法及其特点 319
7.1.1什么是复频域分析法 319
7.1.2复频域分析法的主要特点 320
7.2连续信号与系统的复频域分析 320
7.2.1拉普拉斯变换 320
7.2.2用拉普拉斯变换法求解微分方程 332
7.2.3 RLC系统的复频域分析 335
7.2.4闭环系统的根轨迹 339
7.2.5利用根轨迹分析系统的性能 353
7.3离散信号与系统控制的复频域分析 361
7.3.1 Z变换 361
7.3.2用Z变换解差分方程 384
7.3.3信号的采样与恢复 389
7.3.4离散系统的脉冲传递函数 392
7.3.5离散系统的表示和模拟 399
7.3.6离散系统的频率响应 405
7.3.7离散系统的性能分析 409
本章小结 422
习题7 425
1～7章部分习题参考答案 437
下册 457
第8章 系统的校正与设计 457
章节知识框架 457
教学目的与要求 457
导入案例 458
8.1系统校正与设计概述 458
8.1.1系统校正与设计的基本步骤 458
8.1.2系统校正与设计的性能指标 459
8.1.3系统校正的方式、方法和控制规律 460
8.2常用校正装置及其特性 463
8.2.1无源校正装置 463
8.2.2有源校正装置 467
8.3串联校正装置的频域设计 468
8.3.1超前校正的设计 469
8.3.2滞后校正的设计 470
8.3.3滞后一超前校正的设计 472
8.4反馈校正 474
8.4.1反馈校正的主要作用 474
8.4.2反馈校正设计举例 477
8.5复合校正 478
8.5.1按输入补偿的复合校正 479
8.5.2按干扰补偿的复合校正 481
8.6根轨迹法在系统校正中的应用 482
8.6.1用根轨迹法设计超前校正 482
8.6.2用根轨迹法设计滞后校正 484
8.7 MATLAB在系统校正设计中的应用 487
8.7.1 MATLAB概述 487
8.7.2 MATLAB相关函数介绍 487
8.7.3 MATLAB在根轨迹校正设计中的应用 489
8.7.4 MATLAB在频率响应校正设计中的应用 492
本章小结 496
习题8. 498
第9章 非线性控制系统的分析 500
章节知识框架 500
教学目的与要求 500
导入案例 501
9.1典型非线性特性及其对系统性能的影响 501
9.2非线性控制系统的分析方法 504
9.2.1相平面法 505
9.2.2非线性控制系统的相平面分析 512
9.2.3描述函数法 517
9.2.4用描述函数法分析非线性系统 523
本章小结 528
习题9. 530
下篇 现代分析方法 534
第10章 状态空间分析法 534
章节知识框架 534
教学目的与要求 535
导入案例 535
10.1系统的状态空间描述 535
10.1.1系统的状态空间表达式 535
10.1.2状态空间表达式的建立 538
10.2系统状态方程的求解 553
10.2.1连续时间系统状态方程的求解 553
10.2.2离散时间系统状态方程的求解 563
10.2.3线性连续时间系统的离散化 567
10.2.4基于MATLAB环境下的控制系统仿真 569
10.3线性控制系统的能控性和能观性 571
10.3.1能控性及其判定 571
10.3.2能观性及其判定 575
10.3.3能控性与能观性的对偶关系 578
10.3.4能控标准型与能观标准型 579
10.3.5线性系统的结构分解 585
10.3.6能控性和能观性与传递函数矩阵之间的关系 594
10.3.7传递函数矩阵的实现 596
10.3.8 MATLAB环境下的能控性与能观性分析 604
10.4稳定性与李亚普诺夫方法 605
10.4.1李亚普诺夫稳定性定义 606
10.4.2李亚普诺夫第一法 609
10.4.3李亚普诺夫第二法 611
10.4.4线性系统李亚普诺夫稳定性分析 617
10.4.5非线性系统李亚普诺夫稳定性分析 621
10.5线性定常系统的综合 629
10.5.1反馈控制系统的基本结构及其特性 629
10.5.2闭环系统的极点配置 631
10.5.3状态观测器及其实现 646
10.5.4带观测器的状态反馈系统 656
本章小结 660
习题10 661
第11章 最优控制 668
章节知识框架 668
教学目的与要求 668
导入案例 668
11.1概述 669
11.2最优控制的变分法 670
11.2.1泛函的定义 670
11.2.2泛函极值的定义 670
11.2.3泛函的变分 671
11.2.4泛函的极值 671
11.2.5端点固定时的Euler方程 671
11.2.6矢量情况 673
11.2.7连续系统最优控制 673
11.3有约束最优控制的极小值原理 674
11.4动态规划 676
11.5线性二次型最优控制 679
11.5.1有限时间状态调节器问题 679
11.5.2无限时间输出调节器问题 680
11.5.3线性定常调节器问题 681
11.6应用MATLAB解线性二次型最优控制问题 682
本章小结 686
习题11 687
8～11章部分习题参考答案 688
参考文献 694