本書比較全面、系統地介紹了自動控制理論的基本內容和控制系統的分析、校正及綜合設計方法。內容主要包括自動控制的基本概念，系統數學模型的建立，用以對控制系統進行分析、校正的時域法、根軌跡法和頻域法，線性離散系統的分析與校正方法，分析非線性系統的相平面法和描述函數法，MATLAB在控制系統中的應用等內容，并配有適當的習題和部分習題參考答案。
本書特點是深入淺出，基礎理論清晰，注重實際應用，有較豐富的例題和習題。
本書可作為高等學校自動化、電氣工程及其自動化、檢測技術與自動化裝置和過程控制專業的教材，也可作為電子信息工程和機電類各專業的教學用書，還可供自動控制專業領域的工程技術人員參考。
第1章自動控制的基本概念001
1.1概述001
1.2自動控制的基本原理002
1.2.1自動控制系統舉例002
1.2.2自動控制系統的構成004
1.3控制系統的控制方式005
1.3.1開環控制005
1.3.2閉環控制005
1.3.3復合控制006
1.4控制系統的分類006
1.4.1按輸入信號的變化規律分006
1.4.2按系統傳輸的信號特征分007
1.4.3按系統各環節輸入-輸出關系的特征分007
1.4.4按系統參數的變化特征分007
1.5對控制系統的性能要求008
1.5.1穩定性能008
1.5.2動態性能008
1.5.3穩態性能008
習題009
第2章控制系統數學模型的建立011
2.1控制系統微分方程的建立011
2.1.1典型控制系統舉例012
2.1.2線性系統的重要性質014
2.1.3線性系統微分方程的通用形式015
2.1.4非線性微分方程的線性化015
2.2線性系統的傳遞函數017
2.2.1傳遞函數的定義017
2.2.2傳遞函數的性質018
2.2.3典型環節及其傳遞函數019
2.3控制系統結構圖024
2.3.1結構圖的構成要素024
2.3.2控制系統結構圖的建立025
2.3.3結構圖的等效變換027
2.4控制系統的信號流圖030
2.4.1信號流圖030
2.4.2梅森增益公式031
2.5閉環控制系統的傳遞函數032
2.5.1閉環系統的開環傳遞函數032
2.5.2系統的閉環傳遞函數032
2.5.3閉環系統的誤差傳遞函數033
2.5.4閉環系統的特征方程034
習題035
第3章時域分析法039
3.1典型輸入信號039
3.2瞬態響應分析041
3.2.1一階系統的瞬態響應041
3.2.2二階系統的瞬態響應042
3.2.3時域性能指標045
3.2.4二階系統的動態性能指標046
3.2.5二階系統性能的改善048
3.2.6高階系統的近似分析049
3.3穩定性分析050
3.3.1穩定性的基本概念050
3.3.2線性系統穩定的充分必要條件051
3.3.3勞斯判據051
3.4穩態誤差分析055
3.4.1穩態誤差的概念055
3.4.2穩態誤差的計算056
3.4.3減小或消除穩態誤差的措施061
習題063
第4章根軌跡分析法065
4.1根軌跡的概念065
4.1.1根軌跡065
4.1.2根軌跡方程066
4.2根軌跡的繪制068
4.2.1繪制根軌跡的基本規則068
4.2.2繪制根軌跡舉例075
4.3廣義根軌跡的繪制077
4.3.1參變量根軌跡的繪制077
4.3.2正反饋系統軌跡的繪制080
4.4控制系統的根軌跡分析081
4.4.1增加開環極點對控制系統的影響081
4.4.2增加開環零點對控制系統的影響082
4.4.3閉環極點的位置與系統性能的關系083
4.4.4用根軌跡分析系統的動態性能083
習題085
第5章頻域分析法087
5.1頻率特性087
5.1.1頻率特性的基本概念087
5.1.2頻率特性的求取088
5.2頻率特性的圖示方法090
5.2.1極坐標圖090
5.2.2對數坐標圖095
5.3頻域穩定性判據101
5.3.1開環頻率特性與閉環特征方程的關系101
5.3.2幅角原理102
5.3.3奈奎斯特判據103
5.3.4對數頻率穩定判據106
5.4系統的穩定裕度107
5.4.1相位裕度107
5.4.2幅值裕度108
5.5頻域性能指標與瞬態性能指標之間的關系109
5.5.1開環頻域性能指標與瞬態性能指標之間的關系109
5.5.2閉環頻域性能指標與瞬態性能指標之間的關系111
習題112
第6章線性控制系統的校正115
6.1系統的性能指標與校正方式115
6.1.1系統的性能指標115
6.1.2校正方式115
6.2常用校正裝置及其特性116
6.2.1無源校正裝置116
6.2.2有源校正裝置120
6.3串聯校正121
6.3.1校正方法122
6.3.2串聯超前校正122
6.3.3串聯滯后校正125
6.3.4串聯滯后-超前校正126
6.3.5PID校正128
習題130
第7章離散控制系統132
7.1離散控制系統的基本結構132
7.2信號采樣過程與采樣定理133
7.2.1信號的采樣133
7.2.2采樣定理134
7.2.3信號的恢復135
7.3Z變換理論137
7.3.1Z變換定義137
7.3.2Z變換的性質137
7.3.3Z變換方法138
7.3.4Z反變換方法141
7.4離散控制系統的數學描述143
7.4.1差分的定義143
7.4.2差分方程144
7.4.3差分方程的解法144
7.4.4脈沖傳遞函數145
7.5離散控制系統的分析150
7.5.1穩定性分析150
7.5.2穩態誤差153
7.5.3瞬態響應156
7.6離散系統的數字控制器設計157
7.6.1數字控制器的脈沖傳遞函數157
7.6.2最少拍設計158
習題160
第8章非線性控制系統163
8.1概述163
8.2典型非線性特性與特點164
8.2.1典型非線性特性164
8.2.2非線性系統的特點165
8.3相平面分析法166
8.3.1相平面法的概念167
8.3.2相軌跡的繪制方法167
8.3.3相軌跡的特點170
8.3.4由相軌跡求時間響應曲線170
8.3.5奇點和極限環171
8.3.6相平面分析舉例174
8.4描述函數分析法179
8.4.1描述函數的基本思想179
8.4.2描述函數法的表示式179
8.4.3典型非線性元件的描述函數180
8.4.4用描述函數法分析非線性系統186
習題191
第9章應用MATLAB的控制系統分析193
9.1應用MATLAB建立控制系統數學模型193
9.1.1控制系統數學模型的建立與轉換193
9.1.2各系統模型連接后的等效模型195
9.1.3應用Simulink求控制系統的傳遞函數195
9.2應用MATLAB進行控制系統時域分析196
9.2.1繪制系統的響應曲線與讀取動態性能指標196
9.2.2系統的穩定性分析198
9.2.3系統的穩態誤差分析199
9.3應用MATLAB繪制系統的根軌跡200
9.4應用MATLAB進行控制系統頻域分析202
9.4.1對數坐標圖的繪制202
9.4.2極坐標圖的繪制204
9.5應用MATLAB進行線性系統校正204
9.5.1應用MATLAB程序進行系統校正205
9.5.2Simulink環境下的系統設計和校正206
9.6MATLAB在離散控制系統中的應用207
9.6.1連續系統的離散化207
9.6.2離散控制系統的穩定性分析208
9.6.3離散控制系統的最少拍設計211
9.7MATLAB在非線性控制系統中的應用212
9.7.1基于Simulink非線性控制系統的相平面分析212
9.7.2利用MATLAB判斷非線性系統的穩定性及自持振蕩213
附錄部分習題參考答案215
參考文獻221
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