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第1章 绪论1

1.1控制工程概述1

1.1.1工程控制论的诞生及其意义1

1.1.2控制工程的基本概念2

1.2系统的分类5

1.2.1按反馈情况分类5

1.2.2按输入信号的变化规律分类7

1.2.3按系统内部的信号类型分类7

1.2.4按数学模型的类型分类8

1.3对控制系统的基本要求9

1.3.1稳定性9

1.3.2快速性9

1.3.3准确性9

1.4控制工程的发展10

1.5本课程的主要内容和学习方法11

1.6习题12

第2章 控制系统的数学模型13

2.1系统的微分方程13

2.1.1列写微分方程的一般方法13

2.1.2非线性微分方程的线性化16

2.2拉氏变换及拉氏逆变换19

2.2.1复变函数19

2.2.2拉氏变换的定义和性质22

2.2.3拉氏逆变换26

2.3系统的传递函数32

2.3.1传递函数的定义32

2.3.2传递函数的基本性质32

2.3.3典型环节的传递函数34

2.4系统的方框图及其简化42

2.4.1绘制系统方框图的一般步骤42

2.4.2传递函数方框图的等效变换45

2.4.3反馈控制系统的传递函数50

2.5相似系统52

2.6习题54

第3章 控制系统的时域分析57

3.1时间响应及典型输入信号57

3.1.1时间响应57

3.1.2典型输入信号58

3.2一阶系统的时域分析59

3.2.1一阶系统的数学模型59

3.2.2一阶系统的单位脉冲响应60

3.2.3一阶系统的单位阶跃响应60

3.3二阶系统的时域分析62

3.3.1二阶系统的数学模型62

3.3.2二阶系统的单位脉冲响应64

3.3.3二阶系统的单位阶跃响应65

3.3.4二阶系统响应的性能指标66

3.4高阶系统的时域分析71

3.5系统误差分析72

3.5.1误差和稳态误差72

3.5.2典型输入作用下的稳态误差73

3.5.3扰动作用下的稳态误差78

3.6习题80

第4章 控制系统的频域分析83

4.1频率特性概述83

4.1.1频率特性的基本概念83

4.1.2频率特性的求取方法85

4.1.3频率特性分析法的特点88

4.2频率特性的极坐标图89

4.2.1极坐标图的基本概念89

4.2.2典型环节的极坐标图90

4.2.3 Nyquist图的一般形状94

4.3频率特性的对数坐标图96

4.3.1对数坐标图的基本概念97

4.3.2典型环节的对数坐标图98

4.3.3 Bode图的一般画法105

4.3.4最小相位系统和非最小相位系统107

4.4频域性能指标与时域性能指标间的关系110

4.4.1闭环频率特性及其性能指标110

4.4.2二阶系统时域响应与频域响应的关系111

4.5本章小结112

4.6习题113

第5章 控制系统的稳定性分析115

5.1稳定性的基本概念和基本条件115

5.1.1稳定性的基本概念115

5.1.2稳定性的基本条件116

5.2稳定性判据118

5.2.1劳斯-胡尔维茨（Routh-Hurwitz）稳定性判据118

5.2.2奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据125

5.2.3伯德稳定性判据130

5.2.4控制系统参数对系统稳定性的影响132

5.3系统的相对稳定性133

5.3.1相对稳定性的概念133

5.3.2幅值裕度和相位裕度134

5.3.3条件稳定系统138

5.4习题142

第6章 控制系统的校正146

6.1系统校正的基本概念146

6.1.1系统的时域和频域性能指标146

6.1.2校正方式147

6.2系统的串联校正147

6.3系统的PID校正157

6.4系统的并联校正160

6.5习题162

第7章 离散控制系统和现代控制理论简介164

7.1离散控制系统164

7.1.1离散控制系统的基本概念164

7.1.2信号的采样165

7.1.3 Z变换和Z反变换167

7.1.4线性离散系统的数学模型和稳定性分析175

7.2现代控制理论简介182

7.2.1控制系统的状态空间表达式182

7.2.2系统的能控性与能观性186

7.3习题190

参考文献192