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第一章 绪论 1

§1-1 开环和闭环控制系统 1

§1-2 控制系统的分类 4

§1-3 线性和非线性控制系统 5

§1-4 线性控制系统中的信号模型 8

§1-5 性能指标 11

一、稳定性 11

二、响应速度 12

三、精确度 13

§1-6 线性控制系统的研究方法 15

习题 16

第二章 线性控制系统的运动方程和传递函数 17

§2-1 引言 17

§2-2 相似系统和典型环节 18

§2-3 比较元件和敏感元件 23

一、角度传感器 24

二、速度敏感元件 27

三、温度、照度、湿度和压力敏感元件 28

§2-4 执行元件 28

一、他励式直流伺服电动机 29

二、二相异步电动机 31

§2-5 放大元件 34

一、晶体管伺服放大器 35

二、可控硅功率放大元件 36

三、放大电机 38

§2-6 变换元件 41

一、相敏检波器 42

二、极性调制器 43

§2-7 系统传递函数的计算 44

一、框图变换 44

二、信号流图变换 46

三、梅逊公式 49

一、小功率交流控制系统 50

§2-8 控制系统举例 50

二、中功率直流控制系统 51

习题 53

第三章 控制系统的时间域分析 57

§3-1 引言 57

§3-2 二阶系统 57

一、运动方程 58

二、运动方程的解 58

三、性能指标与系统参数的关系 60

一、系统稳定性的定义 62

§3-3 系统的稳定性 62

二、传递函数的极点与系统稳定性的关系 63

§3-4 稳定性的代数判据 65

一、饶斯（Routh）判据 65

二、霍尔维茨（Hurwitz）判据 68

§3-5 系统的暂态性能 68

§3-6 系统的稳态误差 71

一、稳态误差的终值 72

二、误差系数 74

§3-7 根轨迹法 76

一、根轨迹的基本概念 76

二、幅值条件和辐角条件 77

三、绘制根轨迹的法则 78

§3-8 时域分析法计算举例 83

§3-9 绘制根轨迹的计算机程序* 87

一、程序使用说明 87

二、流程图（见图3-33） 89

三、程序清单（见表3-4） 89

习题 93

第四章 控制系统的频率域分析 97

§4-1 引言 97

一、幅相特性—奈魁斯特（Nyquist）图 98

§4-2 频率特性的几何表示 98

二、对数频率特性—波德（Bode）图 99

三、幅频特性与相频特性的对应问题—最小相位系统 100

§4-3 开环对数频率特性的绘制 103

一、单回路系统的开环对数频率特性 103

二、多回路系统的开环对数频率特性 105

§4-4 稳定性判断 107

一、辐角原理 107

二、用于幅相特性的奈魁斯特判据 107

三、用于对数特性的奈魁斯特判据 111

§4-5 稳定裕度 112

§4-6 闭环频率特性与系统的暂态性能 114

一、闭环频率特性的绘制 114

二、二阶系统的频率特性与暂态指标的关系 117

三、高阶系统暂态指标的近似计算 119

§4-7 稳态误差与噪声干扰误差 119

一、原理性稳态误差的计算 120

二、扰动的稳态误差 120

三、噪声干扰误差 121

§4-8 频率特性的计算程序 122

一、计算公式 122

三、程序清单 124

二、流程图和使用说明 124

习题 126

第五章 控制系统的校正 128

§5-1 引言 128

§5-2 串联校正 130

一、比例-微分（PD）校正和导前网络 130

二、比例-积分（PI）校正和滞后网络 133

三、比例-积分-微分（PID）校正与复合网络 135

四、串联校正网络的选择 137

一、速度反馈 139

§5-3 反馈校正 139

二、加速度反馈 140

§5-4 顺馈校正 141

一、复合控制与不变性原理 142

二、对于输入信号的顺馈校正 143

三、对于扰动信号的顺馈校正 144

§5-5 系统校正举例 145

习题 148

第六章 离散控制系统 152

§6-1 引言 152

一、采样器 154

§6-2 信号的采样与恢复 154

三、保持器 156

二、信号的恢复和采样定理 156

§6-3 Z变换与Z反变换 159

一、Z变换 159

二、Z反变换 162

§6-4 离散系统的运动方程及其解 165

一、离散系统的运动方程 165

二、递推法解差分方程 166

三、Z变换法解差分方程 167

一、脉冲传递函数的计算 168

§6-5 离散系统的脉冲传递函数 168

二、级联元件的脉冲传递函数 169

三、闭环脉冲传递函数 170

§6-6 Z域分析法 172

一、稳定性分析 172

二、暂态性能分析 174

三、稳态误差计算 177

§6-7 数字控制系统的校正 179

一、连续化综合方法 180

二、Z域根轨迹综合法 182

一、最少拍系统综合 184

§6-8 最少拍、无波纹系统综合 184

二、最少拍无波纹系统的综合 189

习题 190

第七章 非线性控制系统 194

§7-1 引言 194

§7-2 非线性系统的线性化分析法 195

§7-3 描述函数分析法 197

一、描述函数法的基本概念 198

二、几种非线性特性的描述函数 198

三、用描述函数分析系统的稳定性 201

一、相迹的概念 203

§7-4 相平面分析法 203

二、非线性系统的相迹 205

三、相迹的绘制方法 207

四、由相迹图求时间响应 210

五、非线性系统分析举例 210

§7-5 用李亚普诺夫直接法研究系统的稳定性 212

一、李亚普诺夫稳定性定义 212

二、李亚普诺夫稳定性判断方法 213

习题 216

第八章 状态空间分析法 218

§8-1 引言 218

一、由运动方程式列写状态方程 222

§8-2 状态方程的列写方法 222

二、由传递函数列写状态方程 225

三、线性时变系统和多输入-多输出系统的状态方程 230

§8-3 连续系统状态方程的解法 234

一、时间域解法 234

二、复频域解法 236

§8-4 矩阵指数的性质和计算方法 239

一、矩阵指数的性质 239

二、矩阵指数的计算方法 240

§8-5 离散系统的状态空间分析 245

一、能控性 253

§8-6 能控性和能观测性 253

二、能观测性 255

三、离散系统的能控性和能观测性 257

四、最小实现 259

五、不能控和不能观测系统的分解 261

§8-7 状态变量反馈 262

§8-8 状态观测器 266

一、开环状态观测器 266

二、闭环渐近状态观测器 267

习题 271

参考文献 276