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第一章绪论1

1.1自动控制的基本概念1

目录1

1.2自动控制的基本方式2

1.2.1 开环控制2

1.2.2闭环控制2

1.2.3闭环控制系统的基本组成3

1.2.4复合控制4

1.3.1按给定信号的特征划分5

1.3自动控制系统的分类5

1.3.2按系统的数学描述划分6

1.3.3按信号传递的连续性划分7

1.3.4按系统的输入与输出信号的数量划分7

1.4自动控制系统的要求8

1.4.1对系统的要求8

1.4.2控制系统的分析与设计9

1.5解题示范9

学习指导与小结11

习题12

2.1微分方程式14

2.1.1列写微分方程的一般方法14

第二章控制系统的数学模型14

2.1.2线性常系数微分方程的求解18

2.2传递函数18

2.2.1传递函数的定义18

2.2.2传递函数的性质20

2.3典型环节的传递函数21

2.4动态结构图24

2.4.2结构图的绘制25

2.4.1结构图的组成25

2.4.3结构图的等效变换和简化27

2.5 自动控制系统的重要传递函数31

2.6解题示范32

学习指导与小结37

习题38

第三章线性系统的时域分析法42

3.1典型输入信号和时域性能指标42

3.1.1典型输入信号42

3.1.2阶跃响应性能指标44

3.2典型二阶系统时域分析45

3.2.1 典型二阶系统的单位阶跃响应46

3.2.2欠阻尼二阶系统暂态性能指标估算50

3.3高阶系统分析55

3.3.1 高阶系统的单位阶跃响应55

3.3.2闭环零、极点对系统性能的影响56

3.3.3闭环主导极点57

3.4控制系统的稳定性分析58

3.4.1稳定性的概念及线性系统稳定的充要条件58

3.4.2劳斯稳定判据59

3.4.3两种特殊情况60

3.4.4劳斯稳定判据在系统分析中的应用62

3.5 自动控制系统的稳态误差分析62

3.5.1稳态误差的定义及一般计算公式62

3.5.2控制系统的分类63

3.5.3给定信号作用下的稳态误差分析64

3.5.4扰动信号作用下的稳态误差分析68

3.5.5提高系统稳态精度的措施69

3.6时域分析的实用方法之一（根轨迹图及其应用）71

3.6.1根轨迹的基本概念72

3.6.2高阶系统根轨迹的应用举例73

3.7解题示范75

学习指导与小结82

习题85

第四章线性系统的频域分析法90

4.1频率特性90

4.1.1基本概念90

4.1.2频率特性的定义92

4.1.3频率特性的几何表示法93

4.2典型环节的频率特性94

4.3控制系统的开环频率特性103

4.3.1开环极坐标图103

4.3.2开环伯德图108

4.3.3最小相位系统与非最小相位系统110

4.4奈奎斯特稳定判据112

4.4.1辅助函数F（s）112

4.4.2幅角原理113

4.4.3奈氏判据114

4.4.4伯德图上的稳定性判据118

4.5稳定裕度121

4.6闭环频率特性123

4.7频率法系统分析124

4.7.1 用开环频率特性分析系统的性能124

4.7.2用闭环频率特性分析系统的动态性能128

4.7.3 开环频域指标与闭环频域指标的关系129

4.8解题示范130

学习指导与小结137

习题138

5.1.1校正的定义142

第五章频域法串联校正142

5.1校正的基本概念142

5.1.2校正方式143

5.1.3设计方法143

5.2串联超前校正143

5.2.1典型超前校正网络143

5.2.2串联超前校正设计145

5.3串联滞后校正148

5.3.1典型滞后校正网络148

5.3.2串联滞后校正设计149

5.4调节器及其串联校正153

5.4.1 3种常用调节器153

5.4.2串联校正分析155

5.5解题示范158

学习指导与小结164

习题164

第六章离散控制系统167

6.1离散系统的基本概念167

6.1.1 离散系统的几个定义167

6.1.2 离散系统的分类和典型结构168

6.1.3 离散系统的优点169

6.2信号的采样与保持169

6.2.1采样过程的数学描述169

6.2.2采样定理——香农（Shannon）定理172

6.2.3信号保持173

6.3 z变换174

6.3.1 z变换的定义175

6.3.2 z变换的求法175

6.3.3 z变换的性质177

6.3.4 z反变换179

6.4离散系统的数学模型181

6.4.1 差分方程181

6.4.2脉冲传递函数185

6.4.3由结构图求脉冲传递函数187

6.4.4两种数学模型之间的相互转换194

6.5离散系统的时域分析195

6.5.1稳定性分析195

6.5.2稳态误差计算199

6.5.3动态性能的定量计算与定性分析203

6.6解题示范209

学习指导与小结216

习题219

第七章控制系统的模拟实验与MATLAB仿真222

7.1 MATLAB简介222

7.1.1MATLAB的安装222

7.1.2 MATLAB桌面系统223

7.1.3 MATLAB命令窗口224

7.2 MATLAB基本操作命令225

7.2.1简单矩阵的输入225

7.2.3 MATLAB语句和变量226

7.2.2复数矩阵输入226

7.2.4语句以“％”开始和以分号“；”结束的特殊效用227

7.2.5获取工作空间信息227

7.2.6常数与算术运算符227

7.2.7选择输出格式228

7.2.8 MATLAB图形窗口228

7.2.9剪切板的使用228

7.2.10 MATLAB编程指南229

7.3.1用MATLAB建立传递函数模型230

7.3 MATLAB在控制系统中的应用230

7.3.2利用MATLAB进行系统性能分析237

7.4频域法串联校正的MATLAB方法260

7.5自动控制理论模拟实验262

实验一典型环节及阶跃响应测试264

实验二 系统频率特性测量269

实验三连续系统的频率法串联校正275

附录1拉普拉斯变换281

附录2 MATLAB常用命令290

参考文献293