《系统分析与控制》主要针对连续系统,同时兼顾离散和采样系统,介绍了控制系统的数学模型、时域分析、频域分析、综合和设计以及采样控制系统理论等内容。在介绍上述内容,侧重于物理概念的阐述以及理论和方法的具体应用。《系统分析与控制》将经典控制理论和现代控制理论的内容互相结合,溶为一体,用较少的篇幅介绍了系统与控制理论中*基本和核心的内容。为便于巩固所学内容及自学的需要,《系统分析与控制》每章后面均附有习题。同时书后附有部分习题的答案及实验指导。《系统分析与控制》可作为计算机系、自动化系、电子系、电机系、机械系等有关专业大学本科生的教材,也可供有关教师和科研人员学习参考。

本书是为非控制类专业本科生编写的基础教材。其内容曾为清华大学计算机系本科生讲授多遍。在多次讲课的基础上,经过对材料的精心选择和系统组织而形成该书。它力图用较少的篇幅,系统地介绍系统分析和控制理论中的*基本和核心的内容。
本书着重介绍了基于传递函数的经典控制理论,它是系统分析和控制的基本内容,也是目前工程上应用*广泛的理论和方法。基于状态空间模型的现代控制理论具有适用范围宽、表示简洁、便于计算机计算等优点,因而它也是不可或缺的部分。这两种理论在历史上是先后发展起来的,本书尝试将它们互相结合、溶为一体地加以介绍,并突出其中*主要的内容。
本书内容以线性��续系统为主,这是系统分析和控制理论中的基础内容。同时,随着计算机应用的日渐广泛,越来越多的系统采用计算机控制。因而本书也用了一定的篇幅介绍采样控制系统理论,它为计算机控制系统的分析和设计提供了理论基础。
在介绍控制系统分析和设计的各种方法时,本书着重介绍频域法,尤其是对数频率特性法。该方法具有作图容易、分析方便、物理意义明显等优点。对另一种方法——根轨迹法只作了十分简单的介绍。这一方面是受学时和篇幅的限制,而更主要是考虑到对于非控制类专业的学生,没有必要花费更多的时间和精力去学习解决同一问题的另外一种方法。
本书内容力求理论联系实际,注重实用。对于基本理论和方法的叙述,**不在形式化的推证过程,而更侧重于物理概念的阐述和它们的具体应用。同时,书中也对有些内容进行了加工和提炼,以求更加简单和实用。例如,本书没有介绍信号流程图,而是结合结构图介绍了梅逊公式,具体表述上也有改进,使其更便于应用。对于控制系统的分析和设计,本书总结了一些比较简单实用的方法,并给出了一些估算系统性能的近似公式。
为了便于巩固和检验所学内容,同时也为自学的读者提供方便,本书每章后面均附有习题。同时书后附有部分习题的答案及实验指导。
本书可用作有关专业本科生的教材,大约需要70学时,全部内容可以在一个学期内授完。
在本书编写过程中,陆文娟参加了第二、三、四章的编写,叶榛、盛放、郭木河也为本书作了有益的工作。在此向他们表示感谢。
由于作者的水平所限,书中尚有许多不足之处,欢迎读者批评指正。

**章 绪论
1.1系统
1什么是系统
2系统的分类
1.2控制系统
1基本概念
2开环控制
3闭环控制
4复合控制
1.3系统分析与控制
习题

第二章 控制系统的数学模型
2.1概述
1什么是数学模型
2怎样建立数学模型
2.2微分方程
2.3传递函数
2.4状态方程
2.5传递函数与状态方程的转换
1状态方程到传递函数的转换
2传递函数到状态方程的转换
2.6结构图
1结构图表示
2结构图的等效变换及化简
3梅逊公式
2.7脉冲响应和阶跃响应
1单位脉冲响应
2单位阶跃响应
2.8频率特性
2.9非线性模型的线性化
2.10系统建模举例
1机械转动系统
2直流电动机
3直流电机控制系统
4温度控制系统
习题

第三章 控制系统的时域分析
3.1基于微分方程和传递函数求解时间响应
1典型输入函数
2基于高阶微分方程求解时间响应
3基于传递函数求解时间响应
3.2基于状态方程求解时间响应
1状态方程的求解
2矩阵指数
3.3稳定性
1线性定常系统的稳定性条件
2劳斯判据
3.4能控性和能观性
1基本概念
2能控性和能观性判据
3.5稳态性能
1基本概念
2阶跃输入时的稳态误差
3斜坡输入时的稳态误差
4抛物线输入时的稳态误差
3.6动态性能指标
1阶跃响应指标
2积分型指标
3.7低阶系统动态性能
1一阶系统
2二阶系统
3.8高阶系统动态性能
1高阶系统的近似简化
2附加零极点的影响
3.9根轨迹简介
1问题描述
2根轨迹的绘制
3根轨迹的主要应用
习题

第四章 控制系统的频域分析
4.1概述
1频域分析法的特点
2频率特性与时域响应的关系
4.2频率特性图
1极坐标图
2对数频率特性图
4.3基本环节的Bode图
1比例环节
2积分环节
3纯微分环节
4一阶惯性环节
5一阶微分环节
6二阶振荡环节
7二阶微分环节
8非*小相位环节
4.4复杂传递函数的Bode图
4.5Nyquist稳定判据
1幅角原理
2基于极坐标图的Nyquist判据
3基于Bode图的Nyquist判据
4.6稳定裕量
1相位裕量
2增益裕量
4.7闭环与开环频率特性的关系
4.8性能指标
1稳态性能指标
2时域动态指标
3闭环频域动态指标
4开环频域动态指标
5抗干扰性能
6控制作用
7鲁棒性
4.9根据开环频率特性分析系统性能
1开环对数频率特性与稳态性能
2开环模型与动态性能
3几个近似关系
4根据开环Bode图分析系统时域动态性能
习题

第五章 控制系统的设计
5.1概述
1控制器的设计方法
2控制器的结构
5.2期望开环频率特性
1典型的期望开环特性
2稳态性能与低频段
3动态性能与中频段
5.3常用串联校正传递函数
1超前校正
2滞后校正
3超前滞后校正
5.4串联校正设计举例
1综合法设计
2分析法设计
5.5并联校正
1并联校正的等效关系
2速度反馈
3速度微分反馈
4并联校正设计举例
5串联校正与并联校正的比较
6两种校正方法的综合应用及校正装置的局限性
5.6标准传递函数法
1ITAE准则
2按巴特渥斯滤波器确定标准传递函数
3标准传递函数法综合串联校正装置举例
5.7抗干扰性能的考虑
5.8复合控制
1跟踪输入的复合控制
2抗干扰的复合控制
5.9极点配置设计法
1按极点配置设计控制规律
2按极点配置设计观测器
3分离性原理
4跟踪系统设计
习题

第六章 采样控制系统理论
6.1概述
6.2采样控制系统的数学描述
1差分方程
2离散状态方程
3z变换及其性质
4离散传递函数
5结构图
6.3采样控制系统分析
1计算时间响应
2稳定性
3能控性和能观性
4稳态性能
5动态性能
6.4采样控制系统的设计
1连续系统等效设计法
2直接离散化设计法
3极点配置设计法
习题
主要参考文献

附录一 拉普拉斯变换表
附录二 部分习题参考答案
附录三 《系统分析与控制》课实验指导
实验一 连续系统的时域分析
实验一 的程序使用说明
实验二 开环频率特性与系统性能的关系
实验三 控制系统设计的模拟研究
实验四 采样控制系统的分析和设计
实验四 的程序使用说明
KJ92型自动控制系统模拟机简介

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