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本書根據作者多年的教學經驗，系統介紹了經典控制理論中的基本理論和分析方法。知識以模組化的形式呈現，包括控制系統數學模型的建立、控制系統的時域分析和校正、控制系統的頻域分析和校正及控制系統的根軌跡分析，最後通過對一個實際控制系統的分析和校正，將用經典控制論分析和解決實際問題的過程全面展現給讀者。本書引入了工程案例，列舉了大量的例題並附有習題的參考答案，增加了實用性。本書可以作為高等院校機械、材料、飛行器等非控制類專業本科生的專業基礎課教材，也可供高等院校授課教師和相關工程技術人員學習參考。
王豔輝
從事瀋陽航空航太大學非控制類專業的“控制工程基礎”課程的教學工作均超過10年，且一直致力於本課程的課程建設工作，完成各類教改專案10余項，發表教研論文10餘篇，積累了豐富的教學經驗。參與清華大學出版社出版的《傳感與測試技術》和國防工業出版社出版的《控制工程基礎》編寫。主持並完成了多項、省級和橫向科研專案，發表高水準科研論文數十篇，實踐經驗豐富。
第1章 緒論
1.1自動控制理論的形成和基本概念
1.1.1自動控制理論的形成
1.1.2自動控制理論的基本概念
1.1.3閉環控制系統的典型組成
1.2自動控制理論在工程中的典型應用
1.3自動控制系統的類型及要求
1.3.1自動控制系統的類型
1.3.2自動控制系統的基本要求
1.4MATLAB程式設計基礎
1.4.1MATLAB簡介
1.4.2基於MATLAB的程式設計方式
1.4.3基於MATLAB的語言程式設計
1.4.4基於MATLAB的Simulink模組程式設計
1.5Multisim使用入門
1.5.1Multisim 12.0啟動及使用者介面
1.5.2Multisim的元器件庫
1.5.3Multisim的基本操作
小結
習題
第2章 控制系統的動態數學模型
2.1拉普拉斯變換及拉普拉斯反變換
2.1.1拉氏變換的定義及簡單函數的拉氏變換
2.1.2拉氏變換的性質及應用
2.1.3拉氏反變換
2.1.4由拉氏變換求解微分方程
2.2控制系統的動態微分方程
2.2.1微分方程的建立步驟
2.2.2實際物理系統微分方程的建立
2.2.3非線性系統微分方程的線性化
2.3傳遞函數
2.3.1傳遞函數有關的概念
2.3.2複阻抗和等效彈性剛度
2.3.3傳遞函數的求取方法
2.3.4典型環節及其傳遞函數
2.3.5任意物理系統傳遞函數的求取
2.4控制系統的動態結構框圖
2.4.1動態結構框圖的基本組成
2.4.2實際物理系統動態結構框圖的繪製
2.4.3動態結構框圖中環節的連接及等效變換
2.4.4由動態結構框圖求傳遞函數
2.5控制系統的信號流圖及梅遜公式
2.5.1信號流圖
2.5.2梅遜公式
2.6基於MATLAB的控制系統數學模型的建立
2.6.1多項式處理的相關函數
2.6.2數學模型描述
2.6.3數學模型的連接
2.6.4Simulink中的控制系統模型表示
小結
習題
第3章 線性控制系統的時域分析及校正
3.1時域回應及性能指標
3.1.1時域分析常用的方法
3.1.2與控制系統有關的幾個概念
3.1.3典型輸入信號
3.1.4控制系統的時域回應
3.1.5控制系統的時域性能指標
3.2線性控制系統的穩定性及代數穩定性判據
3.2.1穩定的概念及穩定的充分必要條件
3.2.2代數穩定性判據
3.3一階系統的時域回應及性能
3.3.1一階系統的基本形式及穩定性
3.3.2一階系統的單位階躍回應及性能
3.3.3一階系統的單位斜坡回應和單位脈衝回應
3.3.4線性定常系統時域回應的性質
3.4二階系統的時域回應及性能
3.4.1二階系統的基本形式及穩定性
3.4.2二階系統的單位階躍回應
3.4.3二階系統的單位脈衝回應
3.4.4二階系統的單位斜坡回應
3.4.5二階系統的時域動態性能指標
3.5高階系統的時域回應及性能
3.5.1高階系統的單位階躍回應
3.5.2高階系統的動態性能
3.6線性控制系統的穩態誤差
3.6.1與誤差有關的概念
3.6.2輸入引起的穩態誤差的計算
3.6.3干擾引起的穩態誤差的計算
3.6.4減小穩態誤差的措施
3.7線性控制系統的時域校正
3.7.1按輸入補償的順饋校正
3.7.2按干擾補償的順饋校正
3.8基於MATLAB和Multisim的控制系統的時域分析
3.8.1單位階躍回應函數
3.8.2時域動態性能指標的求法
3.8.3利用Multisim繪製控制系統的單位階躍回應曲線
3.9衛星天線控制系統的時域分析
3.9.1衛星天線方位角跟蹤控制系統的數學模型
3.9.2衛星天線方位角跟蹤控制系統的時域分析
小結
習題
第4章 線性控制系統的頻域分析及校正
4.1頻率特性的基本概念
4.1.1頻率特性的定義
4.1.2頻率特性的函數表示方法
4.2頻率特性曲線
4.2.1幅相頻率特性曲線
4.2.2對數頻率特性曲線
4.2.3最小相位系統與非最小相位系統
4.2.4由對數幅頻特性曲線求取最小相位系統的傳遞函數
4.3由頻率特性曲線分析控制系統的性能
4.3.1頻域穩定性判據
4.3.2由對數頻率特性曲線分析系統性能
4.4控制系統的穩定性裕量
4.5控制系統的校正
4.5.1並聯校正
4.5.2串聯校正
4.5.3PID控制器及其參數確定
4.6基於MATLAB的控制系統的頻域分析
4.6.1伯德圖及極座標圖的繪製
4.6.2頻域穩定裕量的求法
小結
習題
第5章 線性控制系統的根軌跡分析法
5.1根軌跡的基本概念
5.1.1根軌跡
5.1.2根軌跡方程
5.2根軌跡繪製的基本法則
5.2.1180°根軌跡
5.2.2180°根軌跡繪製實例
5.2.30°根軌跡
5.3參數根軌跡
5.4利用根軌跡分析系統性能
5.4.1閉環零、極點分佈與階躍回應的關係
5.4.2增加開環零點或開環極點對系統性能的影響
5.4.3條件穩定系統分析
5.4.4利用根軌跡估算系統的性能
5.4.5利用根軌跡計算系統的參數
5.5基於MATLAB的根軌跡分析
小結
習題
第6章 典型控制系統分析及校正
6.1直線一級倒立擺的建模
6.2直線一級倒立擺的根軌跡分析及校正
6.3直線一級倒立擺的頻域分析及校正
6.4直線一級倒立擺的PID控制
小結
部分習題答案
參考文獻
