1概论1

1.1控制理论在工程中的应用发展1

1.2自动控制系统的基本概念2

1.3控制理论在机械制造工业中的应用8

1.4课程主要内容及学时安排12

例题及习题14

2控制系统的动态数学模型17

2.1基本环节数学模型17

2.2数学模型的线性化21

2.3拉氏变换及反变换23

2.4传递函数以及典型环节的传递函数35

2.5系统函数方块图及其简化42

2.6系统信号流图及梅逊公式47

2.7受控机械对象数学模型48

2.8绘制实际物理系统的函数方块图50

*2.9状态空间方程基本概念60

例题及习题64

3时域瞬态响应分析76

3.1时域响应以及典型输入信号76

3.2一阶系统的瞬态响应79

3.3二阶系统的瞬态响应81

3.4时域分析性能指标88

3.5高阶系统的瞬态响应93

3.6 机电系统时域瞬态响应的实验方法96

例题及习题98

4控制系统的频率特性108

4.1机电系统频率特性的概念及其基本实验方法108

4.2极坐标图116

4.3对数坐标图122

4.4由频率特性曲线求系统传递函数131

4.5由单位脉冲响应求系统的频率特性135

*4.6对数幅相图135

4.7控制系统的闭环频响137

例题及习题147

5控制系统的稳定性分析155

5.1系统稳定性的基本概念155

5.2系统稳定的充要条件156

5.3代数稳定性判据157

5.4乃奎斯特稳定性判据164

5.5应用乃奎斯特判据分析延时系统的稳定性173

5.6由伯德图判断系统的稳定性178

5.7控制系统的相对稳定性182

*5.8李雅普诺夫稳定性方法186

例题及习题188

6控制系统的误差分析和计算197

6.1稳态误差的基本概念197

6.2输入引起的稳态误差198

6.3干扰引起的稳态误差203

6.4减小系统误差的途径205

6.5动态误差系数207

例题及习题209

7控制系统的综合与校正216

7.1系统的性能指标216

7.2系统的校正概述220

7.3串联校正221

7.4反馈校正232

7.5用频率法对控制系统进行综合与校正235

7.6典型机电反馈控制系统综合校正举例248

7.7确定PID参数的其他方法261

例题及习题266

8根轨迹法275

8.1根轨迹与根轨迹方程275

8.2绘制根轨迹的基本法则278

8.3根轨迹图绘制举例286

8.4系统闭环零点、极点的分布与性能指标291

例题及习题299

*9控制系统的非线性问题303

9.1概述303

9.2描述函数法307

9.3相轨迹法322

例题及习题337

10计算机控制系统344

10.1计算机控制系统的组成344

10.2线性离散系统的数学模型和分析方法350

*10.3离散状态空间模型374

10.4线性离散系统的稳定性分析377

10.5计算机控制系统的模拟化设计方法381

例题及习题390

11MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用397

11.1MATLAB基本特点397

11.2控制系统在MATLAB中的描述399

11.3进行部分分式展开400

11.4线性系统的时间响应分析402

11.5控制系统的频域响应分析405

11.6控制系统的根轨迹图408

11.7系统稳定性分析409

11.8控制系统仿真例411

11.9系统框图输入与仿真工具SIMULINK431

习题437

附录A拉普拉斯变换表439

附录B高阶最优模型最佳频比的证明443

习题参考答案446

参考文献462