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| 內容簡介： |
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本书为自动控制系统的经典教材， 详细介绍了连续控制系统（包括电气系统、机械系统、流体动力系统和热力系统）的数学模型建模方法， 动态系统的瞬态和稳态分析方法， 根轨迹分析和设计方法， 频率域的分析和设计方法， 以及PID控制器和变形PID控制器的设计方法；同时还比较详细地介绍了现代控制理论中的核心内容， 即状态空间分析和设计方法。最后还简要地介绍了20世纪80~90年代发展起来的称为\后现代控制理论”的鲁棒控制系统。全书自始至终贯穿了用MATLAB工具分析和设计各类控制系统问题。
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第1章 控制系统简介1.1 引言1.1.1 控制理论和实践发展史的简单回顾1.1.2 定义1.2 控制系统举例1.2.1 速度控制系统1.2.2 温度控制系统1.2.3 业务系统1.2.4 鲁棒控制系统1.3 闭环控制和开环控制1.3.1 反馈控制系统1.3.2 闭环控制系统1.3.3 开环控制系统1.3.4 闭环与开环控制系统的比较1.4 控制系统的设计和校正1.4.1 性能指标1.4.2 系统的校正1.4.3 设计步骤1.5 本书概况第2章 控制系统的数学模型2.1 引言2.1.1 数学模型2.1.2 简化性和精确性2.1.3 线性系统2.1.4 线性定常系统和线性时变系统2.2 传递函数和脉冲响应函数2.2.1 传递函数2.2.2 传递函数的说明2.2.3 卷积积分2.2.4 脉冲响应函数2.3 自动控制系统2.3.1 方框图2.3.2 闭环系统的方框图2.3.3 开环传递函数和前向传递函数2.3.4 闭环传递函数2.3.5 用MATLAB求串联、并联和反馈（闭环）传递函数2.3.6 自动控制器2.3.7 工业控制器分类2.3.8 双位或开-关控制作用2.3.9 比例控制作用2.3.10 积分控制作用2.3.11 比例-加-积分控制作用2.3.12 比例-加-微分控制作用2.3.13 比例-加-积分-加-微分控制作用2.3.14 扰动作用下的闭环系统2.3.15 画方框图的步骤2.3.16 方框图的简化2.4 状态空间模型2.4.1 现代控制理论2.4.2 现代控制理论与传统控制理论的比较2.4.3 状态2.4.4 状态变量2.4.5 状态向量2.4.6 状态空间2.4.7 状态空间方程2.4.8 传递函数与状态空间方程之间的关系2.4.9 传递矩阵2.5 纯量微分方程系统的状态空间表达式2.5.1 线性微分方程作用函数中不包含导数项的n阶系统的状态空间表达式2.5.2 线性微分方程作用函数中包含导数项的n阶系统的状态空间表达式2.6 用MATLAB进行数学模型变换2.6.1 由传递函数变换为状态空间表达式2.6.2 由状态空间表达式变换为传递函数2.7 非线性数学模型的线性化2.7.1 非线性系统2.7.2 非线性系统的线性化2.7.3 非线性数学模型的线性近似例题和解答习题第3章 机械系统和电系统的数学模型3.1 引言3.2 机械系统的数学模型3.3 电系统的数学模型3.3.1 LRC电路3.3.2 串联元件的传递函数3.3.3 复阻抗3.3.4 无负载效应串联元件的传递函数3.3.5 电子控制器3.3.6 运算放大器3.3.7 反相放大器3.3.8 非反相放大器3.3.9 求传递函数的阻抗法3.3.10 利用运算放大器构成的超前或滞后网络3.3.11 利用运算放大器构成的PID控制器例题和解答习题第4章 流体系统和热力系统的数学模型4.1 引言4.2 液位系统4.2.1 液位系统的液阻和液容4.2.2 液位系统4.2.3 相互有影响的液位系统4.3 气动系统4.3.1 气动系统和液压系统之间的比较4.3.2 气动系统4.3.3 压力系统的气阻和气容4.3.4 压力系统4.3.5 气动喷嘴-挡板放大器4.3.6 气动接续器4.3.7 气动比例控制器（力-距离型）4.3.8 气动比例控制器（力-平衡型）4.3.9 气动执行阀4.3.10 获得微分控制作用的基本原理4.3.11 获得气动比例-加-积分控制作用的方法4.3.12 获得气动比例-加-积分-加-微分控制作用的方法4.4 液压系统4.4.1 液压系统4.4.2 液压系统的优缺点4.4.3 说明4.4.4 液压伺服系统4.4.5 液压积分控制器4.4.6 液压比例控制器4.4.7 缓冲器4.4.8 获得液压比例-加-积分控制作用的方法4.4.9 获得液压比例-加-微分控制作用的方法4.4.10 获取液压比例-加-积分-加-微分控制作用的方法4.5 热力系统4.5.1 热阻和热容4.5.2 热力系统例题和解答习题第5章 瞬态响应和稳态响应分析5.1 引言5.1.1 典型试验信号5.1.2 瞬态响应和稳态响应5.1.3 绝对稳定性、相对稳定性和稳态误差5.2 一阶系统5.2.1 一阶系统的单位阶跃响应5.2.2 一阶系统的单位斜坡响应5.2.3 一阶系统的单位脉冲响应5.2.4 线性定常系统的重要特性5.3 二阶系统5.3.1 伺服系统5.3.2 二阶系统的阶跃响应5.3.3 瞬态响应指标的定义5.3.4 关于瞬态响应指标的几点说明5.3.5 二阶系统及其瞬态响应指标5.3.6 带速度反馈的伺服系统5.3.7 二阶系统的脉冲响应5.4 高阶系统5.4.1 高阶系统的瞬态响应5.4.2 闭环主导极点5.4.3 复平面上的稳定性分析5.5 用MATLAB进行瞬态响应分析5.5.1 引言5.5.2 线性系统的MATLAB表示5.5.3 在图形屏幕上书写文本5.5.4 标准二阶系统的MATLAB描述5.5.5 求传递函数系统的单位阶跃响应5.5.6 用MATLAB绘制单位阶跃响应曲线的三维图5.5.7 用MATLAB求上升时间、峰值时间、最大过调量和调整时间5.5.8 脉冲响应5.5.9 求脉冲响应的另一种方法5.5.10 斜坡响应5.5.11 在状态空间中定义的系统的单位斜坡响应5.5.12 求对任意输入信号的响应5.5.13 对初始条件的响应5.5.14 对初始条件的响应（状态空间法，情况1）5.5.15 对初始条件的响应（状态空间法，情况2）5.5.16 利用命令Initial求对初始条件的响应5.6 劳斯稳定判据5.6.1 劳斯稳定判据简介5.6.2 特殊情况5.6.3 相对稳定性分析5.6.4 劳斯稳定判据在控制系统分析中的应用5.7 积分和微分控制作用对系统性能的影响5.7.1 积分控制作用5.7.2 系统的比例控制5.7.3 系统的积分控制5.7.4 对转矩扰动的响应（比例控制）5.7.5 对转矩扰动的响应（比例-加-积分控制）5.7.6 微分控制作用5.7.7 带惯性负载系统的比例控制5.7.8 带惯性负载系统的比例-加-微分控制5.7.9 二阶系统的比例-加-微分控制5.8 单位反馈控制系统中的稳态误差5.8.1 控制系统的分类5.8.2 稳态误差5.8.3 静态位置误差常数Kp5.8.4 静态速度误差常数Kv5.8.5 静态加速度误差常数Ka5.8.6 小结例题和解答习题第6章 利用根轨迹法进行控制系统的分析和设计6.1 引言6.2 根轨迹图6.2.1 辐角和幅值条件6.2.2 示例6.2.3 根轨迹绘图的一般规则6.2.4 关于根轨迹图的说明6.2.5 G（s）的极点与H（s）的零点的抵消6.2.6 典型的零-极点分布及其相应的根轨迹6.2.7 小结6.3 用MATLAB绘制根轨迹图6.3.1 用MATLAB绘制根轨迹图6.3.2 定常ζ轨迹和定常ωn轨迹6.3.3 在根轨迹图上绘制极网格6.3.4 条件稳定系统6.3.5 非最小相位系统6.3.6 根轨迹与定常增益轨迹的正交性6.3.7 求根轨迹上任意点的增益K值6.4 正反馈系统的根轨迹图6.5 控制系统设计的根轨迹法6.5.1 初步设计考虑6.5.2 用根轨迹法进行设计6．5．3 串联校正和并联（或反馈）校正6．5．4 常用校正装置6.5.5 增加极点的影响6.5.6 增加零点的影响6.6 超前校正6.6.1 超前校正装置和滞后校正装置6.6.2 基于根轨迹法的超前校正方法6.6.3 已校正与未校正系统阶跃响应和斜坡响应的比较6.7 滞后校正6.7.1 采用运算放大器的电子滞后校正装置6.7.2 基于根轨迹法的滞后校正方法6.7.3 用根轨迹法进行滞后校正设计的步骤6.8 滞后-超前校正6．8．1 利用运算放大器构成的电子滞后-超前校正装置6.8.2 基于根轨迹法的滞后-超前校正方法6.9 并联校正6.9.1 并联校正系统设计的基本原理6.9.2 速度反馈系统例题和解答习题第7章 用频率响应法分析和设计控制系统7.1 引言7.1.1 求系统对正弦输入信号的稳态输出7.1.2 用图形表示频率响应特性7.2 伯德图7.2.1 伯德图或对数坐标图7.2.2 G（jω）H（jω）的基本因子7.2.3 增益K7.2.4 积分和微分因子（jω）17.2.5 一阶因子（1+jωT）17.2.6 二阶因子［1+2 ζ（jω/ωn）+（jω/ωn）2］17.2.7 谐振频率ωr和谐振峰值Mr7.2.8 绘制伯德图的一般步骤7.2.9 最小相位系统和非最小相位系统7.2.10 传递延迟7.2.11 系统类型与对数幅值曲线之间的关系7.2.12 静态位置误差常数的确定7.2.13 静态速度误差常数的确定7.2.14 静态加速度误差常数的确定7.2.15 用MATLAB绘制伯德图7.2.16 绘制定义在状态空间中的系统的伯德图7.3 极坐标图7.3.1 积分和微分因子（jω）17.3.2 一阶因子（1+jωT）17.3.3 二阶因子［1+2ζ（jω/ωn）+（jω/ωn）2］17.3.4 极坐标图的一般形状7.3.5 用MATLAB绘制奈奎斯特图7.3.6 注意事项7.3.7 绘制定义在状态空间中的系统的奈奎斯特图7.4 对数幅-相图7.5 奈奎斯特稳定判据7.5.1 预备知识7.5.2 映射定理7.5.3 映射定理在闭环系统稳定性分析中的应用7.5.4 奈奎斯特稳定判据7.5.5 关于奈奎斯特稳定判据的几点说明7.5.6 G（s）H（s）含有位于jω轴上的极点和（或）零点的特殊情况7.6 稳定性分析7.6.1 条件稳定系统7.6.2 多回路系统7.6.3 应用于逆极坐标图上7
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