本书是“非自动化专业新编电气与电子信息类本科规划教材”之一，全书共分7个章节，主要对经典控制理论的基本内容，包括：自动控制概论、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的根轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的综合与校正等内容作了系统全面地介绍。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

本书系统全面地介绍了经典控制理论的基本内容，主要包括：自动控制概论、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的根轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的综合与校正、采样控制系统。同时，介绍了MATLAB软件在自动控制系统仿真中的基本应用。为便于读者深入理解本书的重要概念，每章都选配了一定数量的习题并提供部分参考答案。本书提供配套的电子课件，读者可登录华信教育资源网：www.huaxiru.edu.cn或www.hxedu.com.cn，注册后免费下载。

本书可作为高等院校本科非自动化专业及相近专业的“自动控制理论”或类似课程的教材，也可作为各类院校专科层次相关专业类似课程的选用教材，并可作为电子信息类或其他与控制有关专业工程技术人员的参考书。

第1章 自动控制概论

 1.1 自动控制与自动控制系统的基本概念

1.1.1 自动控制理论

1.1.2 反馈控制原理

1.1.3 自动控制系统基本控制方式

 1.2 自动控制系统示例

1.2.1 函数记录仪

1.2.2 锅炉液位控制系统

 1.3 自动控制系统的分类

1.3.1 线性连续控制系统

1.3.2 线性定常离散控制系统

1.3.3 非线性控制系统

 1.4 对控制系统的基本要求

1.4.1 基本要求的提法

1.4.2 典型外作用

 习题

第2章 控制系统的数学模型

 2.1 自动控制系统微分方程的建立

2.1.1 线性元器件的微分方程

2.1.2 控制系统的微分方程

2.1.3 线性系统的特性

 2.2 非线性微分方程的线性化

 2.3 传递函数

2.3.1 传递函数的定义

2.3.2 传递函数的基本性质

2.3.3 控制系统的典型环节及传递函数

 2.4 控制系统的方框图和传递函数

2.4.1 框图的组成

2.4.2 系统框图的建立

2.4.3 框图的等效变换

2.4.4 自动控制系统的传递函数

 2.5 信号流图和梅逊公式

2.5.1 信号流图的术语和性质

2.5.2 梅逊增益公式

 2.6 脉冲响应

 2.7 MATLAB在本章中的应用

 习题

第3章 线性系统的时域分析法

 3.1 系统时间响应的性能指标

3.1.1 典型输入信号

3.1.2 时域性能指标

 3.2 一阶系统的时域响应

3.2.1 一阶系统的数学模型

3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应

3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应

3.2.4 一阶系统的理想单位脉冲响应

3.2.5 一阶系统的单位加速度响应

 3.3 二阶系统的时域响应

3.3.1 二阶系统的数学模型

3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应

3.3.3 欠阻尼二阶系统的动态过程分析

3.3.4 二阶系统的单位脉冲响应

 3.4 高阶系统的时域响应

3.4.1 高阶系统的单位阶跃响应

3.4.2 系统的主导极点与偶极子

 3.5 线性系统的稳定性分析

3.5.1 稳定的概念和定义

3.5.2 线性系统稳定的充分必要条件

3.5.3 劳斯稳定判据

3.5.4 赫尔维兹判据

 3.6 线性系统稳态误差的计算

3.6.1 稳态误差的定义

3.6.2 系统类型

3.6.3 扰动作用下的稳态误差

3.6.4 提高系统稳态精度的方法

 3.7 MATLAB在本章中的应用

3.7.1 控制系统的传递函数

3.7.2 控制系统的时域响应

 习题

第4章 线性系统的根轨迹法

 4.1 根轨迹法的基本概念

4.1.1 根轨迹的定义

4.1.2 根轨迹方程与系统性能

4.1.3 根轨迹的幅值条件与相角条件

 4.2 根轨迹的绘制

4.2.1 绘制根轨迹的基本规则

4.2.2 绘制零度根轨迹

4.2.3 绘制开环零、极点变化时的根轨迹

 4.3 控制系统性能的根轨迹分析

4.3.1 闭环零、极点位置对系统性能的影响

4.3.2 单位阶跃响应的根轨迹分析

 4.4 MATLAB在绘制根轨迹图中的应用

4.4.1 函数及调用格式

4.4.2 分析设计工具rltool的应用

 习题

第5章 频域分析法

 5.1 频率特性的一般概念

5.1.1 频率特性定义

5.1.2 频率特性的三种图示方法

 5.2 典型环节的频率特性

5.3 系统开环频率特性

5.3.1 系统开环对数频率特性

5.3.2 系统开环极坐标图(奈氏图)

5.3.3 最小相位系统和非最小相位系统

 5.4 奈奎斯特稳定判据及稳定裕量

5.4.1 奈奎斯特稳定判据的基本原理

5.4.2 奈奎斯特稳定判据

5.4.3 奈奎斯特对数稳定判据

5.4.4 频域法分析系统的稳定性

 5.5 系统闭环频率特性和性能指标

5.5.1 闭环频率特性曲线

5.5.2 等M圆图

5.5.3 等N圆图

5.5.4 性能指标

 5.6 频率特性分析系统的性能

5.6.1 闭环频域指标与时域指标的关系

5.6.2 开环对数幅频特性和时域指标

 5.7 MATLAB在频域特性分析中的应用

5.7.1 频率特性性能分析的MATLAB实现

5.7.2 频率法判定系统稳定性的MATLAB实现

 习题

第6章 线性系统的综合与校正

 6.1 系统校正基础

6.1.1 受控对象

6.1.2 控制系统的性能指标

6.1.3 系统带宽的确定

6.1.4 校正装置与校正系统结构

 6.2 基本控制规律

6.2.1 比例控制规律(P)

6.2.2 比例微分控制规律(PD)

6.2.3 积分控制规律(I)

6.2.4 比例积分微分控制规律(PID)

 6.3 超前校正参数的确定

6.3.1 RC超前网络

6.3.2 串联超前校正

6.3.3 超前校正的优缺点

 6.4 滞后校正参数的确定

6.4.1 滞后校正及滞后校正元器件的特性

6.4.2 滞后校正举例

6.4.3 滞后校正的特点

 6.5 滞后一超前校正参数的确定

6.5.1 滞后一超前校正网络特性‘

6.5.2 串联滞后一超前校正

6.5.3 滞后一超前校正的特点

 6.6 按系统期望频率特性确定串联校正参数

6.6.1 几个基本概念

6.6.2 “期望特性”校正举例

6.6.3 “期望特性”校正的优点

 6.7 反馈校正参数的确定

6.7.1 反馈校正的特点

6.7.2 反馈校正的简化方框图

6.7.3 反馈校正举例

6.7.4 反馈环节的实现

6.7.5 校正分析

 6.8 MATLAB在本章中的应用

6.8.1 设计方法

6.8.2 系统设计步骤

 习题

第7章 采样控制系统

 7.1 基本概念

7.1.1 采样控制系统

7.1.2 数字控制系统

7.1.3 离散控制系统的特点

 7.2 采样过程与采样定理

7.2.1 采样过程

7.2.2 采样定理

 7.3 采样信号保持器

7.3.1 信号复现

7.3.2 零阶保持器

 7.4 Z变换

7.4.1 Z变换定义

7.4.2 Z变换方法

7.4.3 Z变换性质

7.4.4 Z反变换

 7.5 采样系统的数学模型

7.5.1 离散系统的数学定义

7.5.2 线性常系数差分方程

7.5.3 脉冲传递函数

 7.6 采样系统的稳定性分析

7.6.1 采样系统的稳定条件

7.6.2 离散系统的稳定性判据

 7.7 采样系统的稳态误差

 7.8 采样系统动态性能估算

7.8.1 采样系统闭环极点分布与瞬态响应的关系

7.8.2 采样系统动态性能的估算

 7.9 MATLAB在本章中的应用

7.9.1 连续系统的离散化

7.9.2 采样系统的响应

 习题

参考答案

参考文献