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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