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《工程系統的建模與控制》以作者的學術和工程經驗為基礎，通過工程系統的建模與控制提供了對機械、電氣、流體和熱力系統統一的處理方法。內容涵蓋了傳統、先進和智能控制，儀器儀表，實驗和設計。包括理論，分析技術，常用的計算工具，仿真細節和應用。《工程系統的建模與控制》克服了其它有關建模和控制方面書的不足之處，書中的建模都與實際物理系統有關，並闡明了控制系統所適應的特定技術。盡管使用了MATLAB，Simulink和LabVIEW，作者全面地解釋了方法背后的要點和解析基礎，對給定的系統如何選擇合適的工具，對結果進行解釋和驗證，以及軟件工具的局限性。這樣的方法可以使讀者掌握核心主題，學會在實際中使用概念。
1.工程系統的建模與控制
1.1控制工程
1.2應用領域
1.3建模的重要性
1.4控制工程歷史
1.5全書的內容安排
習題
2.動態系統模型
2.1動態系統
2.1.1術語
2.2動態模型
2.2.1模型復雜性
2.2.2模型類型
2.2.3解析模型類型
2.2.4疊加原理
2.2.5分布系統的集總模型
2.2.5.1重質彈簧
2.2.5.2動能等價
2.2.5.3固有頻率等價
2.3集總元件和相似性
2.3.1跨越變量和穿越變量
2.3.2機械元件
2.3.2.1質量（慣性）元件
2.3.2.2彈簧（彈性）元件
2.3.2.3阻尼（耗散）元件
2.3.3電氣元件
2.3.3.1電容元件
2.3.3.2電感元件
2.3.3.3電阻（耗散）元件
2.3.4流體元件
2.3.4.1流容或集流器（A型元件）
2.3.4.2流體感抗（T型元件）
2.3.4.3流阻（D型元件）
2.3.4.4結構方程的推導
2.3.5熱力元件
2.3.5.1結構方程
2.3.5.2三維傳導
2.3.5.3畢奧系數
2.3.6自然振盪
2.4解析建模
2.4.1建模步驟
2.4.2輸入—輸出模型
2.4.3狀態空間模型
2.4.3.1狀態空間
2.4.3.2狀態模型的性質
2.4.3.3線性狀態方程
2.4.4時不變系統
2.4.5建立狀態空間模型的系統化步驟
2.4.6從狀態空間模型求輸入—輸出模型
習題
3.模型線性化
3.1模型線性化
3.1.1關於工作點的線性化
3.1.2兩個變量的函數
3.2非線性狀態空間模型
3.2.1線性化
3.2.2弱化系統的非線性
3.3非線性電氣元件
3.3.1電容
3.3.2電感
3.3.3電阻
3.4利用實驗曲線的線性化
3.4.1電機的轉矩速度曲線
3.4.2電機控制的線性模型
習題
4.線狀圖
4.1變量和符號體系
4.1.1穿越變量和跨越變量
4.1.2符號體系
4.2線狀圖元件
4.2.1單端口元件
4.2.1.1源元件
4.2.1.2源元件的功能
4.2.2雙端口元件
4.2.2.1變換器
4.2.2.2電變換器
4.2.2.3陀螺
4.3線狀圖方程
4.3.1相容（回路）方程
4.3.1.1符號約定
4.3.1.2「基本」回路數
4.3.2連續（節點）方程
4.3.3串聯和並聯
4.4從線狀圖到狀態模型
4.4.1系統階次
4.4.2符號約定
4.4.3求取狀態空間模型的步驟
4.4.4一般觀察
4.4.5拓撲結果
4.5其它例子
4.5.1放大器
4.5.1.1線狀圖表示
4.5.2直流電機
4.5.3熱力系統線狀圖
4.5.3.1模型方程
習題
5.傳遞函數和頻域模型
5.1拉普拉斯和傅里葉變換
5.1.1拉普拉斯變換
5.1.2導數的拉普拉斯變換
5.1.3積分的拉普拉斯變換
5.1.4傅里葉變換
5.2傳遞函數
5.2.1傳遞函數矩陣
5.3頻域模型
5.3.1頻率傳遞函數（頻率響應函數）
5.3.1.1諧波輸入響應
5.3.1.2幅值（增益）和相位
5.3.2波特圖和奈奎斯特圖
5.4機電系統傳遞函數
5.4.1機械系統中傳遞函數的意義
5.4.2機械傳遞函數
5.4.2.1機械阻抗和移動性
5.4.3連接規則
5.4.3.1機械阻抗和移動性的連接規則
5.4.3.2電氣阻抗和導納的連接規則
5.4.3.3A型傳遞函數和T型傳遞函數
5.4.4基本元件的傳遞函數
5.4.5傳輸性函數
5.4.5.1力傳輸性
5.4.5.2移動傳輸性
5.4.5.3單自由度系統
5.4.5.4二自由度系統
5.5等效線路和線狀圖簡化
5.5.1線路中的戴維寧定理
5.5.2用線狀圖分析機械線路
5.5.3機械線路戴維寧方法的總結
5.5.3.1—般步驟
5.6方框圖和狀態空間模型
5.6.1方框圖模擬
5.6.2疊加原理
5.6.3因果性和物理可實現性
習題
6.響應分析和仿真
6.1解析解
6.1.1齊次解
6.1.1.1重根
6.1.2特解
6.1.3沖激響應函數
6.1.3.1卷積積分
6.1.4穩定性
6.2—階系統
6.3二階系統
6.3.1無阻尼振盪器的自由響應
6.3.2阻尼振盪器的自由響應
6.3.2.1情況1：欠阻尼運動（ζ＜1）
6.3.2.2情況2：過阻尼運動（ζ＞1）
6.3.2.3情況3：臨界阻尼運動（ζ=1）
6.4阻尼振盪器的受迫響應
6.4.1沖激響應
6.4.2零初始條件的解謎
6.4.3階躍響應
6.4.4諧波激勵響應
6.5響應的拉普拉斯變換法
6.5.1階躍響應的拉普拉斯變換法
6.5.2考慮初始條件
6.5.2.1一階系統的階躍響應
6.5.2.2二階系統的階躍響應
6.6階躍響應初始條件的確定
6.7計算機仿真
6.7.1計算機仿真中Simulink的使用
6.7.1.1啟動Simulink
6.7.1.2基本要素
6.7.1.3構建一個應用
6.7.1.4仿真運行
習題
7.控制系統結構和性能
7.1控制系統結構
7.1.1前饋控制
7.1.1.1計算控制輸入
7.1.2術語
7.1.3可編程邏輯控制器（PLC）
7.1.3.1PLC硬件
7.1.4分布控制
7.1.4.1網絡應用
7.1.5遞階控制
7.2控制系統性能
7.2.1時間域性能指標
7.2.2簡諧振盪模型
7.3控制策略
7.3.1具有PID作用的反饋控制
7.4穩態誤差和積分控制
7.4.1終值定理
7.4.2手動重置
7.4.3自動重置（積分控制）
7.4.4重置飽和
7.5系統類型和誤差常數
75.1系統類型定義
7.5.2誤差常數
7.5.2.1位置誤差常數Kp
7.5.2.2速度誤差常數Kv
7.5.2.3加速度誤差常數Ka
7.5.3系統類型的魯棒特性
7.5.4.S平面上的性能指標
7.6控制系統靈敏度
7.6.1關於參數變化的系統靈敏度
習題
8.穩定性和根軌跡方法
8.1穩定性
8.1.1自然響應
8.2勞斯—霍爾維茲判據
8.2.1勞斯陣列
8.2.2輔助方程（零行問題）
8.2.3零系數問題
8.2.4相對穩定
8.3根軌跡方法
8.3.1根軌跡的繪制規則
8.3.1.1復數
8.3.1.2根軌跡規則
8.3.1.3規則的解釋
8.3.2繪制根軌跡的步驟
8.3.3根軌跡中的可變參數
8.4頻域中的穩定性
8.4.1諧波輸入的響應
8.4.2復數
8.4.3諧振峰值和諧振頻率
8.4.3.1阻尼振盪器
8.4.3.2峰值
8.4.4半功率帶寬
8.4.4.1阻尼簡諧振盪器
8.4.5臨界穩定
8.4.5.1（1，0）條件
8.4.6增益和相位裕量
8.4.6.1增益裕量
8.4.6.2相位裕量
8.4.7波特和奈奎斯特圖
8.4.8相位裕量和阻尼比的關系
8.5波特圖的漸近線方法
8.5.1波特的增益斜率和相位關系
8.5.1.1非最小相位系統
8.5.2增益裕量和相位裕量不明確情況
8.5.3時間延遲的不穩定因素
8.6奈奎斯特穩定判據
8.6.1奈奎斯特穩定判據
8.6.2虛軸上的回路極點
8.6.3應用奈奎斯特判據的步驟
8.6.4相對穩定性
8.7尼科爾斯圖
8.7.1閉環頻率響應的圖形方法
8.7.2M圓和N圓
8.7.3尼科爾斯圖
習題
9.控制器設計和整定
9.1控制器設計和整定
9.1.1設計要求
9.1.2時間域技術
9.1.3頻域設計技術
9.2傳統的時域設計
9.2.1比例加微分控制器設計
9.2.2設計方程
9.3頻域補償器設計
9.3.1超前補償
9.3.1.1超前補償器設計步驟
9.3.2滯后補償
9.3.2.1滯后補償設計步驟
9.3.3補償器設計要求
9.4根軌跡設計
9.4.1根軌跡的設計步驟
9.4.2超前補償
9.4.3滯后補償
9.5控制器整定
9.5.1齊格勒—尼科爾斯整定
9.5.2響應曲線法
9.5.3終極響應法
習題
……
10.數字控制
11.先進控制
12.控制系統裝置
附錄A.變換技術
附錄B.軟件工具
附錄C.線性代數復習
中英文對照
