“自动控制原理”课程是高等工科院校自动化专业和电子信息类专业的一门重要技术基础课程，其应用领域非常广泛，几乎遍及电类及非电类的各个工程技术学科。学好这门课程，掌握自动控制的基本原理，学会自动控制系统的分析和设计方法，对于高等工科院校自动化专业和电子信息类专业的学生来说是非常重要的。本书深入地讨论了采样控制系统、非线性控制系统、控制系统的状态空间分析与设计的内容。

本书是《自动控制原理》教材的下册，包含采样控制系统、非线性控制系统和控制系统的状态空间分析三章内容。书中借助于MATLAB仿真深入地讨论了采样控制系统的数学模型、离散化方法、根轨迹分析、频域分析及系统设计等内容，讨论了非线性系统的相平面分析、描述函数分析方法，讨论了控制系统状态空间分析的理论及系统设计方法，并在每一章的最后介绍了相关的MATLAB知识，计划学时为40(多媒体授课)。本教材基于MATLAB仿真讲述理论，MATLAB的仿真结果使理论分析的结论变成清晰可见的特性曲线，或者说，MATALB用各种特性曲线证实着我们所讲的理论，使入耳目一新。

本书可作为高等学校自动化专业的必修课教材，也可作为电子信息类专业的平台课程教材，同时也是自动控制专业工程技术人员的一本有价值的参考书。

第7章 采样控制系统

 7.1 概述

7.1.1 采样控制系统的产生及其优点

7.1.2 采样控制系统的结构

 7.2 信号的采样与恢复

7.2.1 采样过程及采样信号

7.2.2 采样信号的z变换及频谱函数

7.2.3 采样定理

7.2.4 零阶保持器

 7.3 采样信号z变换的特点及复频域映射关系

7.3.1 采样信号及其z变换的特点

7.3.2 s城与z域的映射关系

 7.4 离散系统的数学模型

7.4.1 线性常系数差分方程

7.4.2 脉冲传递函数

7.4.3 连续系统的离散化

7.4.4 采样系统的结构图化简

 7.5 采样控制系统的时域分析

7.5.1 采样控制系统的单位脉冲响应

7.5.2 采样控制系统的时域稳定性分析

7.5.3 采样控制系统的稳态误差分析

 7.6 采样控制系统的根轨迹

7.6.1 z平面上的根轨迹

7.6.2 典型二阶采样系统的根轨迹分析

 7.7 采样控制系统的频域分析

7.7.1 采样系统的频率特性

7.7.2 冲激响应不变法离散化系统频率特性的混叠

7.7.3 零阶保持器法离散化系统的频率特性

7.7.4 离散系统的Nyquist稳定判据

7.7.5 离散系统的Bode图及稳定裕量

 7.8 采样控制系统的控制器设计

7.8.1 数字控制器的物理可实现条件及其实现

7.8.2 连续校正装置的数字实现

7.8.3 直接数字化设计

 7.9 MATLAB在离散系统分析中的应用

 7.10 小结

 习题

第8章 非线性控制系统

 8.1 概述

8.1.1 非线性系统的特点及常见非线性现象

8.1.2 典型非线性特性

8.1.3 非线性系统的稳定性及研究方法

8.1.4 李雅普诺夫稳定性定义

 8.2 相平面法

8.2.1 二阶线性系统在零输入时的相轨迹

8.2.2 典型二阶线性系统在阶跃输入时的相轨迹

8.2.3 分段线性控制系统的相平面分析

8.2.4 一般二阶非线性控制系统的相平面分析

8.2.5 一般二阶非线性系统相轨迹的绘制方法

8.2.6 由相轨迹求二阶非线性系统的时域响应曲线

8.2.7 极限环

 8.3 描述函数法

8.3.1 描述函数的定义及其求法

8.3.2 用描述函数法分析非线性系统的稳定性

8.3.3 非线性系统的相对稳定性

 8.4 利用非线性特性改善线性系统的性能

 8.5 用MATLAB进行非线性系统分析

 8.6 小结

 习题

第9章 控制系统的状态空间分析与设计

 9.1 控制系统的状态空间描述

9.1.1 LTI系统状态空间模型的基本概念

9.1.2 LTI系统状态空间模型的基本性质

9.1.3 LTI系统状态空间模型的标准型

9.1.4 LTI系统状态空间模型的变换

 9.2 LTI控制系统状态方程的解

9.2.1 齐次状态方程的解

9.2.2 状态转移矩阵的性质

9.2.3 非齐次状态方程的解

9.2.4 状态转移矩阵的求法

9.2.5 LTI系统的特征值标准型与系统的基本运动模态

 9.3 控制系统的能控性和能观性问题

9.3.1 状态能控性和状态能观性实例

9.3.2 系统能控性的判定

9.3.3 系统能观性的判定

9.3.4 能控性和能观性之间的关系——对偶原理

9.3.5 系统的能控性和能观性与传递函数矩阵的关系

9.3.6 系统的能控性和能观性分解

9.3.7 SISO系统传递函数的实现

 9.4 LTI系统的状态空间设计

9.4.1 LTI系统的反馈结构

9.4.2 反馈对系统特性及运动规律的影响

9.4.3 单输入单输出LTI系统的极点配置

9.4.4 单输入单输出LTI系统的状态空间设计

9.4.5 LTI系统的状态估计和状态观测器

9.4.6 状态反馈系统与全维观测器系统的对偶性

 9.5 李雅普诺夫稳定性分析

9.5.1 李雅普诺夫第一方法

9.5.2 李雅普诺夫第二方法

9.5.3 LTI系统的李雅普诺夫稳定性分析

9.5.4 非线性系统的李雅普诺夫稳定性分析

 9.6 用MATLAB进行状态空间分析

 9.7 小结

 习题

附录A 离散时间序列的之变换

附录B 采样系统的z变换表

参考文献