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目次 1

前言 1

1　绪论 1

1.1　引言 3

1.2　人工控制和自动控制 3

1.3　开环控制系统 5

1.4　闭环控制系统 6

1.5　反馈控制系统的组成、分类和性能指标 8

习题 13

2　单变量线性定常系统的数学描述 15

2.1　系统的动态特性 15

2.2　单变量线性定常系统的数学描述 17

2.2.1　微分方程描述 17

2.2.2　传递函数描述 20

2.2.3 状态空间描述 22

2.3　典型环节及其传递函数 28

2.3.1 电路系统 28

2.3.2　机械系统 31

2.3.3　机电系统 33

2.4　控制系统方块图 36

2.5　信号流图 51

2.6　非线性微分方程线性化 59

习题 71

3　单变量线性定常系统的性能指标 77

3.1 引言 77

3.2　单变量线性定常系统的输出响应 77

3.3　单变量线性定常系统的稳定性 80

3.4　劳斯稳定判据 84

3.5　控制系统的瞬态特性 92

3.6　控制系统的稳态特性 93

3.7　动态误差系数 102

3.8　误差准则 106

习题 110

4　控制系统中的反馈 115

4.1 引言 115

4.2　反馈可减小系统参数的变化 115

4.3　反馈可改善系统的瞬态特性 119

4.4 反馈可减弱干扰信号的影响 120

4.5 例题 123

习题 127

5　时域分析 132

5.1　引言 132

5.2　典型输入信号 132

5.3　脉冲响应函数 134

5.4　一阶系统 135

5.5　二阶系统 138

5.6　二阶系统的校正 150

5.7　高阶系统 154

5.8　复平面上稳定性分析 160

习题 161

6　根轨迹法 165

6.1 引言 165

6.2　根轨迹的基本原理 167

6.3　绘制根轨迹图的规则 168

6.4　非最小相位系统根轨图 186

6.5　参数根轨迹 190

6.6　二阶系统的根轨迹校正 195

习题 198

7　频域分析 201

7.1　频率特性 201

7.2　幅相特性 204

7.3　对数频率特性 219

7.4　对数幅相特性 235

7.5　奈魁斯特稳定判据 236

7.6　控制系统的相对稳定性 252

7.7　闭环频率特性 256

7.8　频域性能指标与时域性能指标间的关系 265

习题 277

8　工业对象的动态特性及测试方法 283

8.1　引言 283

8.2　工业加热炉的动态特性 283

8.3　控制对象动态特性的测试方法 287

8.4　由测试的数据或曲线求对象的数学模型 300

习题 306

9　控制系统设计与校正 308

9.1　引言 308

9.2.1　滞后与超前校正装置 310

9.2　校正方法和校正装置 310

9.2.2　P-I-D校正装置 315

9.3　用根轨迹法对系统进行串联校正 323

9.3.1　超前校正 324

9.3.1.1　超前校正装置最佳确定法 325

9.3.1.2　设计超前校正装置的沃伦-罗斯（Warren-Ross）法 331

9.3.1.3　确定超前校正装置的作图方法 335

9.3.2　滞后校正 336

9.3.3　滞后-超前校正 340

9.4 用频率响应法对系统进行串联校正 342

9.4.1　超前校正 344

9.4.2　滞后校正 350

9.4.3　滞后-超前校正 354

9.4.4　抵消不希望极点 357

9.5　反馈校正 359

9.5.1　基于根轨迹法的反馈校正 359

9.5.2　基于频率响应法的反馈校正 365

9.5.3　用串联和反馈两种方法校正系统 371

9.6　其它控制方式 373

9.6.1　前馈控制 373

9.6.2 复合控制 376

9.6.3　串级控制 380

习题 382

10　时延系统分析与设计 387

10.1　引言 387

10.2　时延系统的频域分析 389

10.3　时延系统的根轨迹分析 392

10.4　时延系统分析与设计方法 395

10.5　Smith预估器补偿的系统的稳定性 402

习题 404

11　非线性系统 406

11.1　引言 406

11.2 常见的非线性因素及对系统特性的影响 411

11.3　非线性系统的描述函数方法 415

11.3.1　描述函数 415

11.3.2　用描述函数法分析非线性系统 424

11.3.3　非线性系统校正 433

11.4　非线性系统相平面分析方法 438

11.4.1　相平面法的基本概念 438

11.4.2　相轨迹作图方法 446

11.4.3　由相平面图求时间解 453

11.4.4　线性系统的相平面分析 457

11.4.5　非线性系统的相平面分析 459

11.5　波波夫法 474

11.6　利用非线性特性改善系统性能 481

习题 485

附录　拉普拉斯变换 490

参考文献 501