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第1章 基础知识1

1.1信号1

1.1.1信号的描述与分类1

1.1.2奇异信号3

1.1.3正弦信号6

1.1.4信号的基本特性与运算6

1.2系统9

1.2.1系统简介10

1.2.2系统的特性与分类11

1.2.3系统的校正13

1.3对控制的基本认识15

1.3.1控制的主要目的15

1.3.2控制的基本方式16

1.3.3控制的基本要求19

本章小结21

习题122

第2章 系统的数学模型24

2.1由系统原理图画功能框图24

2.2系统数学模型的建立25

2.2.1基本方法25

2.2.2动态结构图的等效变换36

2.2.3信号流图与Mason公式40

2.3系统的传递函数43

2.3.1系统的开环传递函数43

2.3.2系统的闭环传递函数43

2.3.3系统的误差传递函数44

2.4系统数学模型的试验测定45

2.4.1试验测定数学模型的主要方法45

2.4.2时域测定法46

2.5系统的模拟49

2.5.1连续系统的模拟50

2.5.2离散系统的模拟52

本章小结52

习题253

第3章 时域分析56

3.1时域分析法及其特点56

3.1.1时域分析法与时域指标56

3.1.2时域分析法的主要特点57

3.2系统时域解的结构57

3.2.1自由响应与强迫响应57

3.2.2零输入响应与零状态响应59

3.2.3瞬态响应与稳态响应59

3.3连续信号与系统控制的时域分析60

3.3.1连续信号的时域分析60

3.3.2用卷积法求零状态响应63

3.3.3一、二阶系统的时域分析68

3.3.4高阶系统的时域分析76

3.3.5系统的稳定性分析77

3.3.6系统的稳态误差分析84

3.3.7 MATLAB在时域分析法中的应用91

3.4离散信号与系统控制的时域分析（选学）96

3.4.1离散时间基本信号96

3.4.2离散时间系统的差分方程及其求解104

3.4.3用卷积和求零状态响应106

本章小结108

习题3109

第4章 频域分析112

4.1频域分析法及其特点112

4.1.1频域分析法112

4.1.2频域分析法的主要特点112

4.2连续信号与系统控制的频域分析112

4.2.1信号的频谱112

4.2.2信号的傅里叶变换121

4.2.3采样定理126

4.2.4连续系统的频域分析130

4.2.5连续系统的频率特性134

4.2.6 Nyquist稳定判据与对数频率稳定判据155

4.2.7系统Bode图的三频段分析与闭环特性164

4.2.8系统频域指标与时域指标的关系171

4.3 MATLAB在频域分析法中的应用173

本章小结177

习题4178

第5章 复频域分析183

5.1复频域分析法及其特点183

5.1.1复频域分析法183

5.1.2复频域分析法的主要特点183

5.2 连续系统的复频域分析184

5.2.1拉氏变换184

5.2.2用拉氏变换法求解微分方程193

5.2.3 RLC电路的复频域分析195

5.2.4闭环系统的根轨迹198

5.2.5利用根轨迹分析系统的性能209

5.3离散系统的复频域分析216

5.3.1 z变换216

5.3.2用z变换解差分方程225

5.3.3信号的采样与恢复229

5.3.4离散系统的脉冲传递函数232

5.3.5离散系统的表示和模拟237

5.3.6离散系统的性能分析241

5.4 MATLAB在复频域分析中的应用252

5.4.1 MATLAB在根轨迹分析中的应用252

5.4.2 MATLAB在离散系统中的应用253

本章小结255

习题5257

第6章 控制系统的校正与设计262

6.1概述262

6.1.1系统校正与设计的基本步骤262

6.1.2系统校正与设计的性能指标263

6.1.3系统校正的方式、方法和控制规律263

6.2常用校正装置及其特性266

6.2.1无源校正装置266

6.2.2有源校正装置269

6.3串联校正装置的频域设计270

6.3.1超前校正的设计271

6.3.2滞后校正的设计272

6.3.3滞后-超前校正的设计274

6.4反馈校正275

6.4.1反馈校正的主要作用276

6.4.2反馈校正设计举例278

6.5复合校正279

6.5.1按输入补偿的复合校正279

6.5.2按干扰补偿的复合校正281

6.6根轨迹法在系统校正中的应用282

6.6.1用根轨迹法设计超前校正282

6.6.2用根轨迹法设计滞后校正284

6.7 MATLAB在系统校正设计中的应用286

6.7.1 MATLAB相关函数介绍286

6.7.2 MATLAB在根轨迹校正设计中的应用287

6.7.3 MATLAB在频率响应校正设计中的应用290

本章小结293

习题6294

第7章 非线性控制系统的分析296

7.1典型非线性特性及其对系统性能的影响296

7.2非线性控制系统的分析方法298

7.2.1相平面法299

7.2.2非线性控制系统的相平面分析305

7.2.3描述函数法310

7.2.4用描述函数法分析非线性控制系统314

本章小结318

习题7319

第8章 状态空间分析与综合321

8.1系统的状态空间描述321

8.1.1系统的状态空间表达式321

8.1.2状态空间表达式的建立328

8.2系统的运动分析336

8.2.1线性定常连续时间系统状态方程的求解336

8.2.2线性时变连续时间系统状态方程的求解343

8.2.3线性离散时间系统状态方程的求解346

8.2.4线性连续时间系统的离散化349

8.3线性控制系统的能控性和能观性351

8.3.1能控性及其判定352

8.3.2能观性及其判定355

8.3.3能控性与能观性的对偶关系357

8.3.4能控标准型与能观标准型358

8.3.5线性系统的结构分解364

8.4稳定性与李雅普诺夫方法372

8.4.1李雅普诺夫稳定性定义372

8.4.2李雅普诺夫第一法374

8.4.3李雅普诺夫第二法376

8.5线性定常系统的综合381

8.5.1反馈控制系统的基本结构及其特性382

8.5.2闭环系统的极点配置384

8.5.3状态观测器及其实现397

8.5.4带观测器的状态反馈系统406

本章小结409

习题8410

参考文献415