第1章 緒論 （1）
1.1 自動控制的定義 （1）
1.2 自動控制系統(tǒng)的組成 （4）
1.3 自動控制系統(tǒng)的基本控制方式 （5）
1.4 自動控制系統(tǒng)的分類 （6）
1.5 自動控制系統(tǒng)的基本要求 （8）
1.6 自動控制理論的產生和發(fā)展 （10）
小結 （15）
習題 （15）
第2章 控制系統(tǒng)的數學模型 （17）
2.1 微分方程 （17）
2.1.1 微分方程的建立 （18）
2.1.2 微分方程的增量表示 （23）
2.1.3 非線性微分方程的線性化 （24）
2.2 傳遞函數 （26）
2.2.1 傳遞函數的定義 （26）
2.2.2 傳遞函數的常用形式 （29）
2.2.3 傳遞函數的特點 （30）
2.2.4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數 （31）
2.3 結構圖 （35）
2.3.1 結構圖的概念 （35）
2.3.2 結構圖的簡化 （36）
2.4 信號流圖 （43）
2.4.1 信號流圖的概念 （44）
2.4.2 信號流圖的繪制 （45）
2.4.3 信號流圖的簡化 （46）
2.4.4 梅遜增益公式 （47）
2.5 利用MATLAB描述和求解系統(tǒng)數學模型 （49）
2.5.1 利用MATLAB描述系統(tǒng)數學模型 （49）
2.5.2 利用MATLAB實現(xiàn)數學模型間的轉換 （50）
2.5.3 利用MATLAB化簡系統(tǒng)數學模型 （51）
小結 （52）
習題 （53）
第3章 線性控制系統(tǒng)的時域分析法 （55）
3.1 時域分析的基礎知識 （55）
3.1.1 典型輸入信號 （55）
3.1.2 系統(tǒng)時域響應的形式 （57）
3.1.3 系統(tǒng)時域響應的性能指標 （58）
3.2 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （60）
3.2.1 穩(wěn)定性的基本概念 （60）
3.2.2 線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 （61）
3.2.3 代數穩(wěn)定判據 （63）
3.2.4 系統(tǒng)參數對穩(wěn)定性的影響 （66）
3.2.5 相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量 （67）
3.3 系統(tǒng)的時域響應 （67）
3.3.1 一階系統(tǒng)的時域響應 （67）
3.3.2 二階系統(tǒng)的時域響應 （69）
3.3.3 高階系統(tǒng)的時域響應 （77）
3.4 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 （80）
3.4.1 穩(wěn)態(tài)誤差的定義 （80）
3.4.2 靜態(tài)誤差系數法 （81）
3.4.3 動態(tài)誤差系數法 （83）
3.4.4 給定信號和擾動信號同時作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 （85）
3.5 基于MATLAB的控制系統(tǒng)時域分析 （87）
3.5.1 利用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （87）
3.5.2 利用MATLAB分析系統(tǒng)的動態(tài)特性 （87）
3.5.3 利用MATLAB計算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 （90）
小結 （91）
習題 （92）
第4章 線性控制系統(tǒng)的根軌跡分析法 （95）
4.1 根軌跡分析的基礎知識 （95）
4.1.1 根軌跡的基本概念 （95）
4.1.2 根軌跡的基本條件 （97）
4.2 繪制根軌跡的基本規(guī)則 （98）
4.2.1 負反饋系統(tǒng)的根軌跡 （98）
4.2.2 正反饋系統(tǒng)的根軌跡 （108）
4.2.3 180°等相角根軌跡和0°等相角根軌跡 （110）
4.3 參數根軌跡的繪制 （111）
4.3.1 單參數根軌跡 （111）
4.3.2 多參數根軌跡 （113）
4.4 純遲延根軌跡的繪制 （114）
4.5 利用根軌跡分析控制系統(tǒng) （117）
4.5.1 利用根軌跡定性分析 （118）
4.5.2 利用根軌跡定量分析 （119）
4.6 利用MATLAB進行根軌跡分析 （122）
4.6.1 繪制系統(tǒng)根軌跡和獲得根軌跡增益 （122）
4.6.2 繪制阻尼系數和自然頻率的柵格線 （124）
小結 （125）
習題 （125）
第5章 線性控制系統(tǒng)的頻域分析法 （129）
5.1 頻域分析的基礎知識 （129）
5.1.1 頻率特性的基本概念 （129）
5.1.2 頻率特性的表示方法 （131）
5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性 （133）
5.2.1 比例環(huán)節(jié) （133）
5.2.2 積分環(huán)節(jié) （134）
5.2.3 微分環(huán)節(jié) （134）
5.2.4 一階慣性環(huán)節(jié) （135）
5.2.5 一階比例微分環(huán)節(jié) （137）
5.2.6 二階振蕩環(huán)節(jié) （137）
5.2.7 純滯后環(huán)節(jié) （139）
5.3 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性 （140）
5.3.1 開環(huán)頻率特性的3種圖示法 （140）
5.3.2 最小相位系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性 （147）
5.3.3 奈奎斯特穩(wěn)定判據 （150）
5.3.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量 （159）
5.4 系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性 （162）
5.4.1 等M圓（等幅值軌跡）和等N圓（等相角軌跡） （162）
5.4.2 利用等M圓和等N圓求系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性 （164）
5.4.3 利用尼科爾斯（Nichols圖）求系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性 （166）
5.5 利用頻率特性對系統(tǒng)進行分析 （167）
5.5.1 系統(tǒng)頻域特性與穩(wěn)態(tài)性能的關系 （167）
5.5.2 系統(tǒng)頻域特性與時域性能的關系 （168）
5.6 基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻域分析 （171）
5.6.1 利用MATLAB繪制佰德圖（Bode圖） （171）
5.6.2 利用MATLAB繪制奈奎斯特圖（Nyquist圖） （172）
5.6.3 利用MATLAB繪制尼科爾斯圖（Nichols圖） （173）
5.6.4 利用MATLAB計算系統(tǒng)的相角裕量和幅值裕量 （173）
5.6.5 利用MATLAB繪制系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性曲線 （174）
小結 （175）
習題 （176）
第6章 線性控制系統(tǒng)的校正方法 （180）
6.1 線性控制系統(tǒng)的基礎知識 （180）
6.1.1 性能指標 （180）
6.1.2 校正方式 （181）
6.2 串聯(lián)校正 （182）
6.2.1 串聯(lián)校正裝置及其特性 （182）
6.2.2 頻率法串聯(lián)校正 （188）
6.2.3 根軌跡法串聯(lián)校正 （197）
6.3 反饋校正 （207）
6.3.1 反饋校正的原理 （207）
6.3.2 反饋校正的設計 （208）
6.4 復合校正 （209）
6.4.1 按輸入補償的復合校正 （209）
6.4.2 按擾動補償的復合校正 （211）
6.5 基于MATLAB的控制系統(tǒng)校正 （212）
6.5.1 利用MATLAB實現(xiàn)頻率法的串聯(lián)校正 （212）
6.5.2 利用MATLAB實現(xiàn)根軌跡法的串聯(lián)校正 （216）
小結 （220）
習題 （221）
第7章 非線性控制系統(tǒng)的分析 （224）
7.1 非線性控制系統(tǒng)的基礎知識 （224）
7.1.1 非線性系統(tǒng)的特點 （224）
7.1.2 常見的非線性特性 （226）
7.1.3 非線性系統(tǒng)的分析方法 （228）
7.2 相平面分析法 （228）
7.2.1 相平面概述 （228）
7.2.2 相軌跡圖的繪制 （234）
7.2.3 由相軌跡圖求系統(tǒng)的暫態(tài)響應 （238）
7.2.4 控制系統(tǒng)的相平面分析 （239）
7.3 描述函數分析法 （245）
7.3.1 描述函數概述 （246）
7.3.2 典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數 （247）
7.3.3 非線性系統(tǒng)的描述函數法分析 （250）
7.3.4 非線性系統(tǒng)的簡化 （256）
7.4 基于MATLAB的非線性系統(tǒng)分析 （257）
7.4.1 利用MATLAB求解非線性系統(tǒng)的線性化模型 （257）
7.4.2 基于MATLAB的相平面法分析非線性系統(tǒng) （259）
7.4.3 基于MATLAB的描述函數法分析非線性系統(tǒng) （262）
小結 （263）
習題 （264）
第8章 線性離散控制系統(tǒng)的分析與設計 （267）
8.1 線性離散控制系統(tǒng)的基礎知識 （267）
8.1.1 信號的采樣 （268）
8.1.2 信號的保持 （271）
8.2 z變換及其反變換 （273）
8.2.1 z變換定義 （273）
8.2.2 z變換方法 （274）
8.2.3 z變換的基本定理 （275）
8.2.4 z反變換 （278）
8.3 離散控制系統(tǒng)的數學模型 （279）
8.3.1 差分方程 （279）
8.3.2 脈沖傳遞函數 （281）
8.4 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 （286）
8.4.1 離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 （286）
8.4.2 代數穩(wěn)定判據 （287）
8.5 離散控制系統(tǒng)的動態(tài)性能 （289）
8.5.1 離散系統(tǒng)的輸出響應 （289）
8.5.2 閉環(huán)零點、極點分布對瞬態(tài)響應的影響 （290）
8.5.3 離散系統(tǒng)的根軌跡分析 （293）
8.6 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 （294）
8.6.1 典型輸入信號下的穩(wěn)態(tài)誤差 （294）
8.6.2 擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 （296）
8.7 離散控制系統(tǒng)的校正 （296）
8.7.1 采用伯德圖（Bode圖）的校正方法 （297）
8.7.2 最少拍控制系統(tǒng)的校正 （298）
8.8 基于MATLAB的離散控制系統(tǒng)分析 （300）
8.8.1 利用MATLAB實現(xiàn)z變換 （300）
8.8.2 利用MATLAB實現(xiàn)連續(xù)系統(tǒng)的離散化 （301）
8.8.3 利用MATLAB分析離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （301）
8.8.4 利用MATLAB計算離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 （302）
8.8.5 利用MATLAB分析離散系統(tǒng)的動態(tài)特性 （302）
小結 （304）
習題 （304）
附錄A 拉普拉斯變換 （306）
附錄B 習題參考答案 （311）
附錄C 對數坐標紙 （318）
參考文獻 （319）