章绪论（1）
1.1概述（1）
1.2工程控制理论的研究对象和研究内容（2）
1.3控制系统（2）
1.3.1系统（2）
1.3.2反馈控制系统（3）
1.3.3控制系统分类（5）
1.4对控制系统的基本要求（9）
1.5本课程的特点及学习方法（10）
1.6本章小结（10）
1.7习题（10）
第2章机械工程控制论的数学基础（11）
2.1复数和复变函数（11）
2.1.1复数（11）
2.1.2复数的运算规则（11）
2.1.3复变函数的零点和极点（12）
2.2拉氏变换（12）
2.2.1拉氏变换的定义（13）
2.2.2典型时间函数的拉氏变换（13）
2.2.3拉氏变换的主要运算定理（17）
2.3拉氏逆变换（21）
2.3.1拉氏逆变换的定义（21）
2.3.2拉氏逆变换的数学方法（21）
2.4拉氏变换在控制工程中的应用（24）
2.5本章小结（26）
2.6习题（27）
第3章系统的数学模型（28）
3.1系统的时域数学模型（28）
3.1.1系统微分方程（28）
3.1.2非线性微分方程线性化处理（29）
3.1.3机械系统微分方程（30）
3.2系统的复域数学模型（36）
3.2.1传递函数（36）
3.2.2传递函数的零点、极点和增益（38）
3.2.3典型环节的传递函数（38）
3.3系统传递函数方框图（47）
3.3.1方框图（47）
3.3.2传递函数方框图的等效变换（48）
3.3.3传递函数方框图的简化（51）
3.4梅逊公式（56）
3.5系统的状态空间模型（56）
3.5.1状态变量与状态空间表达式（56）
3.5.2线性系统的状态方程（57）
3.5.3传递函数与状态空间表达式相互转化（59）
3.6本章小结（60）
3.7习题（60）
第4章系统的时域分析（63）
4.1系统的时间响应及其组成（63）
4.1.1系统的时间响应（63）
4.1.2非齐次二阶线性微分方程的解及其解的组成（63）
4.1.3系统的时间响应组成（64）
4.2典型输入信号（66）
4.3一阶系统的时间响应（67）
4.3.1单位脉冲响应（68）
4.3.2单位阶跃响应（68）
4.3.3单位斜坡响应（69）
4.4二阶系统的时间响应（71）
4.4.1二阶系统的传递函数（72）
4.4.2二阶系统的极点（73）
4.4.3二阶系统的单位脉冲响应（74）
4.4.4二阶系统的单位阶跃响应（76）
4.5系统的时域性能指标（79）
4.5.1系统的时域性能指标定义（79）
4.5.2一阶系统的时域性能指标（80）
4.5.3二阶系统的时域性能指标（81）
4.6高阶系统的时域分析（88）
4.6.1典型三阶系统的单位阶跃响应（88）
4.6.2高阶系统的单位阶跃响应（90）
4.7系统的误差分析与计算（91）
4.7.1系统的误差与偏差（92）
4.7.2稳态误差（93）
4.7.3系统类型（93）
4.7.4静态误差系数与稳态误差（94）
4.7.5干扰作用下的稳态误差（97）
4.8本章小结（102）
4.9习题（102）
第5章根轨迹法（105）
5.1根轨迹法概述（105）
5.1.1根轨迹的基本概念（105）
5.1.2根轨迹与系统性能（107）
5.1.3闭环零、极点与开环零、极点之间的关系（108）
5.1.4根轨迹方程（110）
5.2根轨迹绘制的基本法则（111）
5.2.1绘制根轨迹的基本法则（111）
5.2.2闭环极点的确定（124）
5.3广义根轨迹（125）
5.3.1参数根轨迹（125）
5.3.2添加开环零点的作用（128）
5.3.3零度根轨迹（129）
5.4系统性能的分析和设计（134）
5.4.1闭环零、极点与时间响应的关系（134）
5.4.2系统性能的定性分析（137）
5.4.3控制系统的复域设计（138）
5.5本章小结（143）
5.6习题（144）
第6章系统的频率特性（146）
6.1频率特性（146）
6.1.1频率响应与频率特性（146）
6.1.2频率特性的求法（148）
6.1.3微分方程、频率特性、传递函数之间的关系（149）
6.1.4频率特性的特点和作用（150）
6.2频率特性的极坐标图（150）
6.2.1极坐标图（150）
6.2.2典型环节的Nyquist图（151）
6.2.3含有积分环节系统的Nyquist图（156）
6.2.4Nyquist图的一般形状（157）
6.2.5机电系统的Nyquist图（159）
6.3频率特性的对数坐标图（161）
6.3.1对数坐标图（161）
6.3.2典型环节的Bode图（162）
6.3.3典型环节Bode图的特点（170）
6.3.4绘制系统的Bode图的步骤（170）
6.3.5机电系统的Bode图（172）
6.4闭环频率特性及频域性能指标（175）
6.4.1闭环频率特性（175）
6.4.2频域性能指标（175）
6.5最小相位系统与非最小相位系统（176）
6.5.1最小相位系统与非最小相位系统的概念（177）
6.5.2产生非最小相位系统的环节（178）
6.6本章小结（179）
6.7习题（179）
第7章系统的稳定性（181）
7.1系统稳定性的概念及判别准则（181）
7.1.1稳定性的概念（181）
7.1.2判别系统稳定性的基本准则（182）
7.2Routh稳定判据（184）
7.2.1系统稳定的必要条件（184）
7.2.2系统稳定的充要条件（185）
7.3Nyquist稳定判据（189）
7.3.1Nyquist稳定判据简介（189）
7.3.2开环含有积分环节系统的稳定性分析（192）
7.3.3具有延时环节的系统的稳定性分析（196）
7.4Bode稳定判据（201）
7.4.1Nyquist图与Bode图的对应关系（201）
7.4.2正负穿越的概念（201）
7.4.3Bode稳定判据（202）
7.5系统的相对稳定性（204）
7.5.1相位裕度与幅值裕度（204）
7.5.2条件稳定系统（207）
7.6本章小结（210）
7.7习题（210）
第8章系统的性能校正（212）
8.1控制系统的性能指标及性能校正（212）
8.1.1控制系统的性能指标（212）
8.1.2性能校正的概念（213）
8.1.3性能校正的分类（213）
8.2串联校正（214）
8.2.1增益调整校正（214）
8.2.2相位超前校正（214）
8.2.3相位滞后校正（219）
8.2.4相位滞后―超前校正（224）
8.3PID校正（229）
8.3.1PID控制规律（229）
8.3.2PD调节器（230）
8.3.3PI调节器（232）
8.3.4PID调节器（233）
8.4反馈校正和顺馈校正（235）
8.4.1反馈校正（235）
8.4.2顺馈校正（237）
8.5本章小结（237）
8.6习题（238）
第9章离散控制系统的分析和校正（240）
9.1概述（240）
9.2信号的采样与保持（241）
9.2.1信号的采样（241）
9.2.2采样定理（243）
9.2.3保持器（245）
9.3Z变换与Z逆变换（245）
9.3.1Z变换的定义（245）
9.3.2Z变换的性质（248）
9.3.3Z逆变换（251）
9.4离散控制系统的数学模型（254）
9.4.1线性常系数差分方程（254）
9.4.2差分方程的解（255）
9.4.3脉冲传递函数（256）
9.5离散控制系统的性能分析（265）
9.5.1离散控制系统的稳定性分析（266）
9.5.2离散控制系统的稳态误差分析（271）
9.5.3离散控制系统的动态响应分析（272）
9.6离散控制系统的校正与设计（274）
9.6.1数字控制器D(z)的脉冲传递函数（274）
9.6.2最少拍系统的设计与校正（275）
9.7本章小结（281）
9.8习题（281）
0章机械工程控制系统的计算机仿真与辅助设计（283）
10.1MATLAB仿真软件简介（283）
10.1.1MATLAB系统构成（283）
10.1.2MATLAB桌面操作环境（284）
10.1.3MATLAB程序设计（287）
10.2机械工程控制系统时域特性仿真（289）
10.2.1桥式起重机坐标系统（289）
10.2.2桥式起重机线性化模型（290）
10.2.3桥式起重机货物摆动传递函数（290）
10.2.4桥式起重机货物摆动传递函数频率特性仿真（290）
10.2.5MATLAB源程序（292）
10.3机械工程控制系统频率特性仿真（293）
10.3.1桥式起重机机构运动传递函数（293）
10.3.2桥式起重机机构运动传递函数频率特性仿真（293）
10.3.3MATLAB源程序（294）
10.4机械工程控制系统根轨迹仿真（295）
10.4.1绘制根轨迹的相关MATLAB函数（295）
10.4.2电磁驱动水压伺服机构及其线性化模型（296）
10.4.3电磁驱动水压伺服机构的根轨迹仿真（297）
10.4.4磁盘驱动读取系统的根轨迹仿真（297）
10.4.5未来超音速喷气式客机的根轨迹仿真（298）
10.5机械工程控制系统稳定性仿真（300）
10.5.1集中供热系统的数学模型（300）
10.5.2典型PID控制器（301）
10.5.3基于Nyquist稳定判据设计PID控制器（302）
10.5.4集中供热系统的控制过程仿真（303）
10.5.5MATLAB源程序（304）
10.6机械工程控制系统性能校正仿真（305）
10.6.1热处理炉的数学模型（305）
10.6.2典型PID控制器（306）
10.6.3基于Nyquist稳定判据设计PI控制器（306）
10.6.4热处理炉的控制过程仿真（307）
10.6.5MATLAB源程序（308）
参考文献（310）

本书主要介绍经典控制论及其应用，包括3部分10章的内容。第1部分主要介绍经典控制论的数学基础；第2部分是经典控制论，包括系统的数学模型、系统的时间响应与误差分析、系统的频率特性、系统的稳定性、根轨迹法、系统的性能校正、离散控制系统的分析和校正等8章内容；第3部