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目录1

序言1

第1章 绪论1

1.1 控制系统1

1.2 什么是反馈与反馈的作用4

1.3 反馈控制系统的类型7

第2章 数学基础10

2.1 引言10

2.2 复变量的概念10

2.3 微分方程12

2.4 拉普拉斯变换13

2.5 用部分分式展开式求拉普拉斯反变换18

2.6 用拉普拉斯变换解线性常微分方程21

2.7 矩阵理论基础22

2.8 矩阵代数26

2.9 状态方程的向量矩阵式31

2.10 差分方程32

2.11 z变换34

2.12 应用z-变换解线性差分方程40

第3章 传递函数、方块图和信号流图45

3.1 引言45

3.2 线性系统的脉冲响应和传递函数45

3.3 方块图50

3.4 信号流图54

3.5 信号流图基本性质小结56

3.6 信号流图中的一些定义56

3.7 信号流图代数57

3.8 绘制信号流图的例子58

3.9 信号流图的通用增益公式61

3.10 通用增益公式在方块图上的应用65

3.11 状态图66

3.12 离散数据系统的传递函数72

第4章 物理系统的数学模型86

4.1 引言86

4.2 电气网络的方程87

4.3 机械系统部件的模型88

4.4 机械系统方程97

4.5 控制系统中的传感器和编码器101

4.6 控制系统中的直流电动机111

4.7 两相感应电动机117

4.8 非线性系统的线性化119

4.9 传输延迟系统123

第5章 线性动态系统的状态变量分析133

5.1 引言133

5.2 状态方程的矩阵表达式133

5.3 状态转移矩阵135

5.4 状态转移方程137

5.5 状态方程与高阶微分方程的关系142

5.6 相变量标准形的变换144

5.7 状态方程和传递函数的关系148

5.8 特征方程、特征值和特征向量150

5.9 矩阵A的对角线化151

5.10 约当（Jordan）标准形155

5.11 传递函数的分解158

5.12 线性系统的能控性162

5.13 线性系统的能观测性167

5.14 能控性和能观测性的不变性原理170

5.15 能控性、能观测性与传递函数的关系171

5.16 线性离散数据系统的状态方程173

5.17 离散状态方程的z变换解法176

5.18 离散数据系统的状态图178

5.19 采样数据系统的状态图181

第6章 控制系统的时域分析198

6.1 引言198

6.2 控制系统时间响应的典型测试信号199

6.3 控制系统的时域性能——稳态误差200

6.4 控制系统的时域性能——瞬态响应210

6.5 二阶系统的瞬态响应211

6.6 打印轮控制系统的时域分析219

6.7 控制系统的稳定性—引言229

6.8 稳定性、特征方程和状态转移矩阵230

6.9 判别线性控制系统稳定性的方法233

6.10 劳斯-赫尔维茨判据234

第7章 根轨迹法249

7.1 引言249

7.2 根轨迹的基本条件249

7.3 完整根轨图的绘制252

7.4 应用根轨迹法解多项式的根273

7.5 根轨迹作图的几个重要特点277

7.6 根轨迹族——多参量变化285

7.7 纯时间延迟系统的根轨迹290

7.8 离散数据控制系统的根轨迹298

第8章 控制系统的时域设计305

8.1 引言305

8.2 PID调节器的时域设计307

8.3 相位超前和相位滞后调节器的时域设计314

8.4 零-极点的对消控制330

8.5 并联支路的反馈控制337

8.6 状态反馈控制340

8.7 通过状态反馈进行极点配置设计341

8.8 带积分控制的状态反馈345

8.9 调节器的数字实现349

9.1 引言362

第9章 控制系统的频域分析362

9.2 奈魁斯特稳定判据364

9.3 奈魁斯特判据的应用372

9.4 G（s）H（s）的附加极点和零点对奈魁斯特图形状的影响379

9.5 多环系统的稳定性382

9.6 时间延迟线性控制系统的稳定性384

9.7 绘制传递函数图的数字计算机程序386

9.8 频域的特征量389

9.9 二阶系统的Mp、ωp和带宽389

9.10 增加开环传递函数零点的影响392

9.11 增加开环传递函数极点的影响395

9.12 相对稳定性——增益裕量、相位裕量和Mp396

9.13 相对稳定性和伯德图幅频特性曲线斜率的关系403

9.14 G（jω）平面上的等M轨迹404

9.15 G（jω）平面上的等相角轨迹407

9.16 幅相平面中的等M和等N轨迹——尼柯尔斯图线408

9.17 非单位反馈系统的闭环频率响应412

9.18 频域的敏感度分析412

9.19 数字控制系统的频率响应414

第10章 控制系统的频域设计427

10.1 引言427

10.2 相位超前调节器429

10.3 相位滞后调节器438

10.4 滞后超前调节器446

附录452

A 频域图452

A.1 传递函数的极坐标图452

A.2 传递函数的伯德图456

A.3 幅相图464

B 拉普拉斯变换表466