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内容简介
本书主要介绍控制系统分析与设计的基础理论和方法，内容包括系统数学模型、时域分析、根轨迹分析、频域分析，以及控制系统设计与离散控制系统分析与设计。 本书的主要特点是淡化经典控制理论与现代控制理论的界限，重点突出基础共性问题，不苛求严格的数学推演，在保持课程内容的系统性和连贯性下，侧重于基本概念、理论和方法的理解与应用，适应传授科学知识和培养创新能力并重的需要。
目录
第1章绪论 1
1.1控制与反馈控制 1
1.2开环控制和闭环控制 3
1.2.1开环控制 3
1.2.2闭环控制 4
1.3控制系统的分类 5
1.4控制理论的发展历程 6
1.5控制系统的性能基本要求和设计 8
1.5.1对控制系统性能的基本要求 8
1.5.2控制系统的设计问题 9
习题 10
第2章系统的数学模型 11
2.1概述 11
2.2系统的微分方程 12
2.2.1系统的微分方程 12
2.2.2非线性微分方程的线性化 15
2.3系统的状态方程 17
2.3.1基本概念 18
2.3.2线性系统状态空间表达式的建立 20
2.4系统的传递函数 23
2.4.1传递函数的定义和特性 23
2.4.2传递函数的计算 25
2.4.3传递函数的基本形式 26
2.4.4典型环节的传递函数 27
2.5控制系统的方框图 30
2.5.1方框图的建立 31
2.5.2方框图的等效变换 32
2.5.3梅逊公式 37
2.6控制系统的传递函数 39
2.7系统数学模型的MATLAB建模 42
2.7.1传递函数的MATLAB建模 42
2.7.2状态空间表达式的MATLAB建模 45
习题 49
第3章系统的时域分析 54
3.1概述 54
3.2系统的典型输入信号 54
3.3系统时域响应的求解 57
3.3.1基于微分方程求解时域响应 57
3.3.2基于状态方程求解时域响应 58
3.3.3基于传递函数求解时域响应 62
3.4系统的时域性能指标 63
3.4.1系统输出响应的时间历程 63
3.4.2系统的动态性能指标 64
3.4.3系统的稳态性能指标 65
3.5系统的时域性能分析 65
3.5.1一阶系统的时域分析 65
3.5.2二阶系统的时域分析 68
3.5.3高阶系统的时域分析 74
3.6控制系统的稳态误差 77
3.6.1稳态误差的概念 77
3.6.2系统的类型 78
3.6.3系统稳态误差的计算 79
3.6.4提高系统稳态精度的方法 83
3.7系统的稳定性分析 85
3.7.1稳定性概念 85
3.7.2系统稳定的条件 86
3.7.3系统稳定性的劳斯判据 89
3.7.4劳斯判据的应用 92
3.8系统的可控性与可观性 93
3.8.1可控性及其判断 94
3.8.2可观性及其判断 97
3.8.3系统传递函数与可控性、可观性的关系 100
3.9系统时域性能的MATLAB分析 100
习题 110
第4章系统的根轨迹分析 114
4.1根轨迹的基本概念 114
4.2根轨迹的基本条件与绘制规则 115
4.2.1根轨迹的基本条件 115
4.2.2绘制根轨迹的规则 117
4.3系统的根轨迹绘制 125
4.3.1相位系统的根轨迹 125
4.3.2系统的参量根轨迹 126
4.3.3零度根轨迹 127
4.4控制系统的根轨迹分析 130
4.4.1增加开环零极点对根轨迹的影响 130
4.4.2系统性能的根轨迹分析 133
4.5系统根轨迹的MATLAB分析 137
习题 138
第5章控制系统的频域分析 140
5.1系统的频率特性 140
5.2控制系统的频率特性图 142
5.2.1系统的极坐标图 143
5.2.2系统的对数频率特性图 149
5.3基于系统开环频域特性的奈奎斯特稳定判据 159
5.3.1系统的奈奎斯特稳定条件 159
5.3.2基于对数频率特性图的系统稳定性判据 165
5.4系统的相对稳定性 167
5.5系统的频域性能指标 169
5.5.1开环频率特性与闭环频率特性的关系 170
5.5.2频域性能指标 171
5.5.3频域性能指标与时域性能指标的关系 172
5.6MATLAB在系统频域特性分析中的应用 173
5.6.1控制系统的频域特性 174
5.6.2频域响应分析的MATLAB实现 175
习题 178<