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第1章 绪论1

1.1自动控制的基本概念2

1.1.1反馈与控制2

1.1.2自动控制系统的组成6

1.1.3自动控制系统的分类7

1.2自动控制系统实例8

1.2.1恒值控制系统8

1.2.2随动系统10

1.3自动控制系统的性能要求11

1.3.1典型输入函数11

1.3.2自动控制系统的性能要求12

习题14

第2章 控制系统的数学描述16

2.1控制系统的时间域的描述——微分方程16

2.1.1建立微分方程的一般步骤16

2.1.2用拉氏变换法求解线性常微分方程的方法简介19

2.1.3微分方程解的物理意义20

2.1.4非线性系统的（小偏差）线性化20

2.2控制系统的s域描述之一——传递函数21

2.2.1传递函数的定义21

2.2.2传递函数的性质22

2.2.3典型环节的传递函数22

2.3控制系统的s域描述之二——框图（结构图）25

2.3.1框图基本要素和组成26

2.3.2控制系统框图的画法26

2.3.3框图的等效变换28

2.4反馈控制系统传递函数的一般表达式31

2.4.1闭环控制系统框图的一般表达式31

2.4.2闭环传递函数的一般表达式32

2.4.3开环传递函数32

习题33

第3章 控制系统的时间域及s域分析方法39

3.1稳定的基本概念39

3.1.1稳定性定义39

3.1.2线性控制系统稳定的充分和必要条件40

3.2系统稳定性判定方法——劳斯（Routh）判据41

3.2.1系统稳定的必要条件41

3.2.2劳斯判据42

3.2.3利用劳斯判据确定使系统稳定的参数43

3.3过渡过程有关的基本概念44

3.3.1时间响应44

3.3.2过渡过程44

3.3.3评价过渡过程性能的指标45

3.4一阶系统的过渡过程分析45

3.4.1一阶系统的数字模型45

3.4.2一阶系统的单位阶跃响应45

3.4.3一阶系统的单位斜坡响应46

3.5二阶系统的过渡过程分析47

3.5.1二阶系统的数学模型47

3.5.2二阶系统的单位阶跃响应47

3.5.3欠阻（0＜6＜1）二阶系统的过渡过程性能指标分析50

3.6高阶系统分析简介53

3.6.1高阶系统数学模型53

3.6.2主导极点和偶极子54

3.7系统对任意输入信号的时间响应55

3.7.1线性控制系统的单位脉冲响应函数55

3.7.2系统对任意输入信号的响应55

3.8控制系统误差分析的基本概念57

3.8.1误差函数与稳态误差57

3.8.2误差与偏差57

3.8.3误差传递函数58

3.9稳态误差求法59

3.9.1稳态误差的一般解法59

3.9.2几种典型输入信号作用下的稳态误差ess的求解方法59

3.9.3用误差系数法求稳态误差62

习题63

第4章 控制系统的频率域分析方法68

4.1频率特性的基本概念及表示方法68

4.1.1频率特性的定义68

4.1.2频率特性的解析表示方法69

4.1.3频率特性的图形表示方法70

4.2典型环节的频率特性72

4.2.1比例环节72

4.2.2积分环节72

4.2.3微分环节73

4.2.4惯性环节74

4.2.5一阶微分环节75

4.2.6振荡环节76

4.3开环频率特性78

4.3.1准确开环幅相频率特性曲线的绘制78

4.3.2概略幅相曲线的绘制79

4.3.3开环对数坐标图81

4.4最小和非最小相位系统83

4.4.1最小相位传递函数83

4.4.2对数幅频特性和对数相频特性的关系84

4.5奈魁斯特稳定判据85

4.5.1幅角原理85

4.5.2奈奎斯特稳定判据88

4.5.3系统开环传递函数含有积分环节时奈氏判据的应用90

4.6系统的相对稳定性93

4.6.1相对稳定性的概念93

4.6.2系统的稳定裕量93

4.7系统动态性能与频域指标及参数的关系96

4.7.1超调量σp与相位稳定裕量γc间的关系96

4.7.2调整时间ts与幅值穿越频率ωc的关系97

4.7.3闭环频率特性参数（Mp，ωp，ωb）与过渡过程指标（σp，tr ，ts）的关系97

4.8利用频率特性求正弦信号作用下的稳态误差99

习题100

第5章 控制系统的校正105

5.1校正基本概念与校正装置105

5.1.1校正基本概念105

5.1.2校正装置106

5.2串联校正114

5.2.1比例（P）串联校正114

5.2.2比例微分（PD）校正（相位超前校正）116

5.2.3相位滞后校正119

5.2.4串联滞后——超前校正122

5.2.5串联带阻滤波器校正127

5.3反馈校正129

5.3.1反馈校正的一般特性129

5.3.2比例反馈包围惯性环节（硬反馈）129

5.3.3比例微分反馈包围积分环节和惯性环节相串联的元件（软反馈）130

5.3.4微分反馈包围积分环节和惯性环节相串联的元件（软反馈）130

5.3.5微分反馈包围振荡环节（软反馈）130

5.3.6一阶微分和二阶微分反馈包围由积分环节和振荡环节相串联组成的元件（软反馈）131

5.4 PID控制原理及其实例131

5.4.1 PID控制器原理131

5.4.2某精密微小型计算机显微测量仪的PID控制132

习题137

附录1拉普拉斯变换142

附录2习题参考答案155

参考文献168