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第1章 概述1

1.1 什么是控制1

1.2 控制的基本观点2

1.3 控制的必要性和种类5

1.4 本书的结构和特征7

1.5 本书的学习方法8

第2章 从拉普拉斯变换到传递函数11

2.1 拉普拉斯变换和拉普拉斯反变换11

2.1.1 复数和复函数11

2.1.2 拉普拉斯变换13

2.1.3 拉普拉斯变换的性质15

2.1.4 拉普拉斯反变换17

2.2 线性定常系统22

2.2.1 线性系统与定常系统22

2.2.2 脉冲响应和传递函数25

2.3 传递函数与方框图27

2.3.1 各种系统的传递函数28

2.3.2 方框图30

练习题36

第3章 控制系统特性的研究方法39

3.1 系统特性的时域分析(瞬态响应分析)39

3.1.1 阶跃响应40

3.1.2 斜坡响应45

3.2 控制系统对正弦输入信号的响应(频率响应分析)46

3.2.1 传递函数与频率响应函数的关系46

3.2.2 频率响应的图解表示方法48

3.3 系统稳定性的研究方法(stability analysis)61

3.3.1 线性定常系统的稳定性61

3.3.2 反馈控制系统稳定性的研究方法62

练习题73

4.1 控制系统的性能评估75

4.1.1 瞬态特性的评估75

第4章 基于传递函数的控制系统设计75

4.1.2 稳态特性的评估81

4.2 基于瞬态响应的设计考虑85

4.2.1 什么是根轨迹85

4.2.2 利用根轨迹设计控制系统87

4.3 基于频率响应的设计考虑89

4.3.1 通过增益调整提高性能89

4.3.2 利用相位超前与相位滞后校正提高性能90

4.4 过程控制系统的设计考虑94

练习题97

5.1.1 实际系统的状态空间模型101

5.1 对线性系统的更详尽描述101

第5章 状态空间法101

5.1.2 一般情况下的状态空间模型104

5.1.3 状态空间模型的时域响应105

5.2 状态空间模型与传递函数的关系106

5.2.1 由状态空间模型变换成传递函数106

5.2.2 从传递函数到状态空间模型108

5.2.3 传递函数的极点与状态空间模型111

5.3 执行器和传感器的充分性问题114

5.3.1 线性系统的可控性114

5.3.2 线性系统的可观测性116

5.3.3 传递函数的可控性和可观测性119

5.3.4 标准构造定理121

5.3.5 坐标变换与可控性及可观测性125

5.3.6 最小实现126

5.4 系统的安全运行问题127

练习题129

第6章 数字控制系统133

6.1 数字控制的概况133

6.2 连续时间与离散时间系统的关系135

6.2.1 离散时间状态方程式135

6.2.2 例题136

6.3.1 一阶系统的响应137

6.3 离散时间系统的响应研究137

6.3.2 基于特征值的系统分解139

6.3.3 特征值为复数时的响应141

6.3.4 关于状态的稳定性：内部稳定性142

6.3.5 输入-输出稳定性143

6.4 系统性质的考虑144

6.4.1 可控性与可观测性144

6.4.2 信号的z变换146

6.4.3 用脉冲传递函数表示输入-输出关系148

6.4.4 用状态方程式表示传递函数150

6.5.1 通过状态反馈使系统稳定化151

6.5 基于反馈的系统控制151

6.5.2 状态的观测153

6.5.3 利用观测器进行输出反馈155

6.6 最优调节器设计156

6.6.1 对控制性能的评价156

6.6.2 评价函数的最小化158

6.6.3 例题159

6.6.4 LQ最优调节器在什么样的系统中有效161

练习题162

练习题简答163

参考文献175