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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 自动控制系统的结构原理及基本要求1

1.3 控制系统的分类和特点4

1.4 控制系统的发展概况和展望10

习题11

第2章 连续控制系统的机理建模12

2.1 概述12

2.2 控制系统的微分方程描述13

2.3 控制系统的框图和传递函数16

2.4 控制系统的状态空间描述35

2.5 各种模型间的转换39

2.6 非线性系统的偏微线性化52

2.7 MATLAB在建模中的应用56

习题58

第3章 控制系统的稳定性63

3.1 稳定性的概念63

3.2 系统稳定性的判定66

3.3 系统稳定性的MATLAB仿真95

习题97

第4章 连续控制系统的时域分析101

4.1 典型输入信号及动态性能指标101

4.2 一阶系统的动态分析105

4.3 二阶系统的动态分析108

4.4 高阶系统及二阶近似115

4.5 控制系统的稳态误差126

4.6 系统性能的MATLAB仿真137

习题140

第5章 频率特性法147

5.1 频率特性与频率特性法147

5.2 基本环节的频率特性148

5.3 频率特性指标156

5.4 开环频率特性的系统分析方法161

5.5 控制系统的频率法校正167

5.6 频率特性法的MATLAB仿真190

习题193

第6章 根轨迹法201

6.1 基本概念201

6.2 绘制根轨迹图的基本规则202

6.3 绘制根轨迹图209

6.4 特殊根轨迹213

6.5 开环零极点对根轨迹的影响217

6.6 利用根轨迹法进行系统性能分析221

6.7 利用根轨迹法校正223

6.8 根轨迹的MATLAB仿真228

习题229

第7章 连续域现代控制理论基础233

7.1 线性定常系统状态方程的解233

7.2 控制系统的可控性和可观性239

7.3 线性定常系统的线性变换250

7.4 控制系统的状态空间设计262

7.5 状态空间法的MATLAB仿真280

习题282

第8章 非线性控制系统287

8.1 非线性控制系统概述287

8.2 描述函数法291

8.3 相平面法302

8.4 非线性系统在MATLAB中应用316

习题319

第9章 数据采集与数据保持322

9.1 概述322

9.2 信号采样问题323

9.3 零阶保持器和一阶保持器328

习题333

第10章 Z变换334

10.1 概述334

10.2 Z变换的定义334

10.3 常用的典型函数的Z变换335

10.4 Z变换的收敛域336

10.5 求Z变换的四种方法337

10.6 Z变换的性质和基本定理338

10.7 Z反变换341

10.8 扩展的Z变换（改进的Z变换）343

10.9 MATLAB在部分分式展开和Z反变换中的应用343

习题345

第11章 线性离散控制系统数学描述与分析346

11.1 概述346

11.2 线性差分方程346

11.3 脉冲响应与线性卷积349

11.4 脉冲传递函数（Z传递函数）350

11.5 离散状态空间描述360

11.6 连续系统状态方程的离散化365

11.7 线性定常离散系统的稳定性分析369

11.8 离散控制系统的稳态误差分析381

11.9 离散控制系统的频率响应特性386

11.10 MATLAB在模型转换、稳定性、稳态误差和规范型转换中的应用388

习题396

第12章 离散控制系统的经典法设计398

12.1 概述398

12.2 控制系统的离散化方法398

12.3 PID控制器及其算式408

12.4 具有史密斯纯滞后补偿的PID控制器414

12.5 大林算法416

12.6 数字PID控制器的参数整定418

12.7 用MATLAB进行连续模型的离散化等效和PID参数仿真研究421

习题425

第13章 数字控制器的直接设计427

13.1 概述427

13.2 W′平面的频域法设计427

13.3 根轨迹设计431

13.4 MATLAB在根轨迹中的应用442

习题444

第14章 状态空间分析和设计447

14.1 离散系统的可控性和可观测性447

14.2 离散控制系统状态反馈的极点配置设计452

14.3 观测器的设计454

14.4 MATLAB在现代控制理论中的应用462

习题464

第15章 离散最优控制系统467

15.1 概述467

15.2 离散二次型最优控制的性能指标467

15.3 离散二次型最优控制的设计468

15.4 稳态二次型最优控制474

15.5 MATLAB在最优控制系统设计中的应用479

习题481

第16章 系统辨识483

16.1 被控对象的建模483

16.2 最小二乘法参数估计484

16.3 用飞升特性曲线法求取数学模型491

习题494

第17章 离散控制系统采样周期的选择496

17.1 概述496

17.2 影响采样的主要因素496

17.3 采样周期的选取方法500

17.4 用MATLAB仿真研究采样周期T对系统稳定性的影响502

习题504

第18章 模糊控制505

18.1 模糊控制技术的发展及应用概况505

18.2 模糊数学基础505

18.3 模糊控制原理513

18.4 基本模糊控制器的设计——双输入温度模糊控制系统518

18.5 MATLAB在模糊控制中的应用521

习题522

第19章 离散控制系统设计与实现523

19.1 概述523

19.2 离散控制系统设计的基本原则和主要步骤523

19.3 控制系统的设计及其实现过程527

19.4 控制系统的设计举例532

习题548

参考文献549

附录 常用拉普拉斯变换和Z变换表551