第1章 绪论 1
1.1 自动控制系统的一般概念 1
1.2 自动控制系统的基本控制方式 2
1.2.1 开环控制方式 2
1.2.2 闭环控制方式 3
1.2.3 其它控制方式 3
1.3 自动控制系统的分类 4
1.3.1 按给定量的变化规律分类 4
1.3.2 按系统的特性分类 4
1.3.3 按系统的信号形式分类 5
1.3.4 按系统的输入与输出信号的数量分类 5
1.4 对自动控制系统性能的基本要求 6
1.5 基于MATLAB的控制系统分析与设计 7
1.5.1 MATLAB 7.0的界面环境 7
1.5.2 MATLAB 7.0主窗口 8
1.5.3 Command Window（命令窗口） 8
1.5.4 Workspace（工作空间窗口） 9
1.5.5 Current Directory（当前目录窗口） 9
1.5.6 Command History（命令历史窗口） 10
1.5.7 启动平台窗口和Start按钮 11
1.5.8 MATLAB帮助系统 11
小结 11
习题 11
第2章 控制系统的数学模型 13
2.1 控制系统的时域数学模型——微分方程 13
2.2 拉普拉斯变换基础 15
2.2.1 拉氏变换的概念 15
2.2.2 几个常用函数的拉氏变换 15
2.2.3 拉氏变换的几个重要运算定理 18
2.2.4 拉氏反变换 21
2.2.5 用拉氏变换求解微分方程 23
2.3 控制系统的复数域数学模型——传递函数 23
2.3.1 传递函数的定义及特点 23
2.3.2 典型环节的传递函数 24
2.4 控制系统的动态结构图 25
2.4.1 结构图的组成与作用 25
2.4.2 建立系统的结构图 25
2.4.3 结构图的等效变换及简化 27
2.5 控制系统的重要传递函数 30
2.6 解题示范 32
小结 36
习题 37
第3章 线性系统的时域分析法 39
3.1 阶跃响应的性能指标 39
3.2 典型二阶系统时域分析 40
3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应 40
3.2.2 典型二阶系统的单位阶跃响应 42
3.2.3 欠阻尼二阶系统动态性能指标的估算 45
3.2.4 二阶系统的性能改善 50
3.3 高阶系统分析 54
3.3.1 高阶系统的阶跃响应 54
3.3.2 偶极子和闭环主导极点 55
3.3.3 高阶系统的动态指标的估算 55
3.4 线性系统稳定性分析 57
3.4.1 稳定的定义 57
3.4.2 线性系统稳定的充要条件 57
3.4.3 劳斯稳定判据 58
3.4.4 劳斯稳定判据在系统分析中的应用 62
3.5 线性系统稳态误差分析 64
3.5.1 稳态误差的定义 64
3.5.2 系统类型 65
3.5.3 稳态误差的分析 65
3.5.4 扰动信号作用下的稳态误差 69
3.6 解题示范 70
小结 79
习题 79
第4章 系统根轨迹分析法 82
4.1 根轨迹的概念及闭环极点的确定 82
4.1.1 根轨迹的概念 82
4.1.2 闭环极点的确定 84
4.2 绘制根轨迹的基本法则 85
4.3 广义根轨迹 96
4.3.1 参数根轨迹 96
4.3.2 零度根轨迹 98
4.4 系统性能分析与估算 101
4.4.1 主导极点、偶极子及时间响应 102
4.4.2 系统性能的定量估算及定性分析 103
4.5 解题示范 106
小结 111
习题 112
第5章 线性系统的频域分析法 116
5.1 频率特性 116
5.1.1 频率特性的定义及特点 116
5.1.2 频率特性的几何表示方法 117
5.2 典型环节的频率特性 119
5.3 系统的开环频率特性 128
5.3.1 控制系统的开环频率特性 128
5.3.2 最小相位系统和非最小相位系统 136
5.4 奈奎斯特稳定判据的应用 138
5.4.1 奈氏稳定判据的数学基础——幅角原理 138
5.4.2 奈奎斯特稳定判据 139
5.5 控制系统的频域性能指标——稳定裕度 146
5.5.1 幅值裕度 147
5.5.2 相位裕度 148
5.6 闭环频率特性 151
5.6.1 闭环频率特性指标 151
5.6.2 开环频率特性与闭环频率特性的关系 152
5.7 频率法系统分析 153
5.7.1 用开环频率特性分析系统的性能 153
5.7.2 用闭环频率特性分析系统的动态性能 156
5.8 解题示范 157
小结 164
习题 164
第6章 线性系统的校正方法 167
6.1 校正的基本概念 167
6.1.1 校正的定义 167
6.1.2 校正方式 167
6.2 无源校正 169
6.2.1 无源串联超前校正 169
6.2.2 无源串联滞后校正 174
6.3 有源校正 178
6.3.1 基本控制规律 179
6.3.2 三种常用的调节器 180
6.3.3 串联校正分析 182
6.4 复合校正 189
6.4.1 按扰动补偿的前馈控制 189
6.4.2 按输入补偿的顺馈控制 190
6.5 解题示范 190
小结 195
习题 195
第7章 线性离散系统 197
7.1 离散系统的基本概念 197
7.1.1 离散系统的定义、分类及典型结构 197
7.1.2 离散系统的优点 201
7.2 信号的采样 201
7.2.1 采样过程 201
7.2.2 采样定理 204
7.3 信号的保持 207
7.4 z变换理论 209
7.4.1 z变换的定义及求法 210
7.4.2 z变换的性质 212
7.4.3 z反变换 213
7.5 离散系统的数学模型 217
7.5.1 差分方程 217
7.5.2 脉冲传递函数 219
7.5.3 由结构图求脉冲传递函数 221
7.5.4 数学模型之间的转换 228
7.6 离散系统性能分析 229
7.6.1 稳定性的分析 229
7.6.2 稳态误差计算 237
7.6.3 动态性能的定量计算与定性分析 240
7.7 解题示范 247
小结 250
习题 251