本书主要介绍经典控制理论和现代控制理论中控制系统分析和综合的基本方法。全书共分9章,前6章属于经典控制理论中的线性定常连续控制系统问题,主要包括:绪论、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析、控制系统的根轨迹分析、控制系统的频域分析、控制系统的设计与校正;第7章为线性离散系统的分析与校正;第8章为非线性控制系统分析;第9章为现代控制理论概述。书末附录可供阅读时查询之用。
本书总结多年教学经验,参考国内外教材,贯彻“夯实基础”、“理论与实践紧密结合”的原则,强调基本概念和工程应用,收录了一定数量的结合工程实际的设计实例。同时本书还介绍了运用MATLAB软件研究控制系统的方法,内容严谨精炼、叙述生动透彻,便于自学。
本书可以作为机械、电子、计算机应用技术、电子信息工程、工业工程、测控技术及仪器等非自动控制的相关专业学生的教材,亦可供有关工程技术人员参考。

第1章 绪论
1.1 概述
在科学技术飞速发展的今天,自动控制技术不仅在机械、电子、电力、化工、航空航天等各个学科领域得到了广泛应用,而且,还扩展到了交通管理、生物医学、生态环境、经济管理、社会科学和其他许多社会生活领域,促进了各学科之间的相互渗透。自动控制技术已经成为现代化社会的不可缺少的组成部分。
所谓自动控制,是指在没有人直接参加的情况下,利用控制装置使被控制的对象(如机器、设备或生产过程等)的某个工作状态或参数(即被控量)自动按照预定的规律运行。例如,化工生产中反应塔的温度和压力能够自动维持恒定不变;数控机床能够按预先排定的工艺程序自动进行切削,加工出预期的几何形状;跟踪雷达和指挥仪所组成的防空系统能使火炮自动瞄准目标;无人驾驶飞机能按预定航行线自动飞行;人造地球卫星能够发射到预定轨道并能准确回收等,这些都是自动控制技术的应用。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。20世纪50年代形成的经典控制理论以线性定常系统为主的单输入单输出系统为研究对象,以传递函数作为描述系统的数学模型,以时域分析法、根轨迹法和频域分析法为主要分析设计工具。该理论为指导当时的控制工程实践发挥了极大的作用。但是,经典控制理论不能解决如时变参数、多变量、强耦合等复杂的控制问题。20世纪60年代初,现代控制理论应运而生,一套以状态方程作为描述系统的数学模型,以*优控制和卡尔曼滤波为核心的控制系统分析、设计的新原理和方法基本确定。现代控制理论主要研究多变量、变参数、非线性、时变系统的分析和综合问题。
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第1章 绪论
1.1 概述
1.2 控制系统工作原理和组成
1.3 自动控制系统的分类
1.4 自动控制系统的基本要求
1.5 控制工程基础的研究内容
小结
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1 数学模型概述
2.2 传递函数
2.3 控制系统结构图及其简化
2.4 信号流图
2.5 控制系统建模的MATLAB方法
2.6 设计实例:磁盘驱动读取系统
小结
习题
第3章 控制系统的时域分析
3.1 典型输入信号及性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域分析
3.4 高阶系统的时域分析
3.5 控制系统的稳定性
3.6 控制系统的误差分析
3.7 控制系统时域分析的MATLAB方法
3.8 设计实例:漫游车转向控制系统
小结
习题
第4章 控制系统的根轨迹分析
4.1 根轨迹的基本概念
4.2 常规根轨迹
4.3 广义根轨迹
4.4 控制系统根轨迹分析
4.5 控制系统根轨迹分析的MATLAB方法
4.6 设计实例:激光操纵控制系统
小结
习题
第5章 控制系统的频域分析
5.1 频率特性的基本概念
5.2 频率特性的图形表示法
5.3 开环幅相频率特性的绘制
5.4 开环对数频率特性的绘制
5.5 频域稳定性分析
5.6 相对稳定性
5.7 闭环频域特性
5.8 控制系统频域分析的MATLAB方法
5.9 设计实例:雕刻机位置控制系统
小结
习题
第6章 控制系统的设计与校正
6.1 概述
6.2 串联校正装置
6.3 频率法串联校正
6.4 根轨迹法串联校正
6.5 PID控制器与串联校正
6.6 反馈校正
6.7 复合校正
6.8 线性系统校正的MATLAB方法
小结
习题
第7章 线性离散系统的分析与校正
7.1 概述
7.2 信号的采样与保持
7.3 离散系统的数学模型
7.4 离散系统的性能分析
7.5 离散系统的综合
7.6 MATLAB方法在离散系统中的应用
7.7 设计实例:工作台控制系统
小结
习题
第8章 非线性控制系统分析
第9章 现代控制理论概述
附录A 拉普拉斯(Laplace)变换和Z变换
附录B 常见的无源及有源校正网络
参考文献