《控制理論與控制工程》是普通高等教育“十二五”規劃教材，是為適應機械類專業本科生學習“控制工程基礎”課程而編著的，也適用于從事機械工程控制工作的工程技術人員。全書共分九章，包括控制系統導論，連續控制系統的數學模型，控制系統的時域、根軌跡、頻域分析法，線性連續系統的校正和控制，線性定常系統的狀態空間分析與綜合，線性離散系統的分析與設計，非線性控制系統。《控制理論與控制工程》除控制系統導論外，還在各章系統地給出了基于MATLAB和 SIMuuNK的控制系統建模、分析與綜合的內容。全書各章都有精選的習題，書末附有習題參考答案。
《控制理論與控制工程》控制理論與控制工程并重，把經典控制理論與現代控制理論有機地結合起來，不苛求嚴格的數學推證，凸顯清晰的物理概念，強調方法論，突出例題和習題的工程背景。
《控制理論與控制工程》的編著力求概念清晰，深入淺出，層次分明，簡繁適度，圖文并茂，好教易學。
前言
主要符號表
第一章 控制系統導論1
第一節 控制理論與控制工程發展概況1
第二節 控制系統概述2
習題8
第二章 連續控制系統的數學模型11
第一節 數學工具——拉氏變換11
第二節 時域模型——微分方程和狀態方程25
第三節 復域模型——傳遞函數35
第四節 頻域模型——頻率特性37
第五節 圖示模型——系統框圖和信號流圖38
第六節 控制系統的典型環節50
第七節 工程控制系統的數學模型57
第八節 基于MATLAB與SIMULINK建立系統數學模型69
習題70
第三章 控制系統的時域分析法77
第一節 典型時域輸入信號77
第二節 系統時域響應78
第三節 誤差分析與計算92
第四節 穩定性分析與穩定判據100
第五節 基于MATLAB與SIMULINK的系統時域特性分析107
習題116
第四章 控制系統的根軌跡分析法120
第一節 根軌跡的基本概念120
第二節 根軌跡的基本特性及繪制方法123
第三節 控制系統的根軌跡分析130
第四節 基于MATLAB繪制系統根軌跡134
習題135
第五章 控制系統的頻域分析法137
第一節 頻率響應137
第二節 典型環節的頻率特性140
第三節 反饋控制系統的開環頻率特性150
第四節 反饋控制系統的閉環頻率特性158
第五節 系統頻域穩定性判據161
第六節 系統閉環特性的頻域分析171
第七節 頻域響應與時域響應間的關系175
第八節 基于MATLAB與SIMULINK的系統頻域特性分析178
第九節 工程實際系統的頻域法分析182
習題190
第六章 線性連續系統的校正和控制195
第一節 系統校正和控制概述195
第二節 串聯校正196
第三節 基于MATLAB與SIMULINK的系統串聯校正210
第四節 PID控制214
第五節 反饋校正224
第六節 復合控制228
第七節 工程實際系統的校正及其分析232
習題237
第七章 線性定常系統的狀態空間分析與綜合240
第一節 線性定常系統的狀態空間描述240
第二節 線性定常系統狀態方程的解256
第三節 線性定常系統的能控性與能觀性263
第四節 線性定常系統的利亞普諾夫穩定性分析271
第五節 線性定常系統的狀態反饋與極點配置277
第六節 基于MATLAB與SIMULINK的狀態空間法分析282
第七節 工程實際系統的狀態空間法分析286
習題292
第八章 線性離散系統的分析與設計296
第一節 離散系統概述296
第二節 信號的采樣與復現297
第三節 Z變換與Z反變換302
第四節 離散系統的數學模型311
第五節 線性離散系統的性能分析317
第六節 線性離散系統的校正與控制325
第七節 基于MATLAB與SIMULINK的離散系統分析334
習題337
第九章 非線性控制系統339
第一節 非線性概述339
第二節 描述函數分析法342
第三節 非線性系統的描述函數法分析248
第四節 典型非線性特性的描述函數法分析351
第五節 基于SIMULINK的非線性系統性能分析353
第六節 利用非線性特性改善系統的性能356
習題358
附錄360
附錄A 拉氏變換和Z變換表360
附錄B 常用校正裝置362
附錄C 習題參考答案363
參考文獻379
為了從理論上對控制系統進行性能分析，首先要建立系統的數學模型。系統的數學模型，是描述系統輸入、輸出量以及內部各變量之間關系的數學表達式，它揭示了系統結構及參數與其性能之間的內在關系。
系統數學模型有多種形式，這取決于變量和坐標系統的選擇。在時間域，通常采用微分方程或一階微分方程組（狀態方程）的形式；在復數域，采用傳遞函數形式；而在頻率域，則采用頻率特性形式。
必須指出，建立合理的數學模型，對于系統的分析和研究極為重要。由于不可能將系統實際錯綜復雜的物理現象完全表達出來，因而要對模型的簡潔性與精確性進行折中的考慮。一般是根據系統的實際結構參數和系統分析所要求的精度，忽略一些次要因素，建立既能反映系統內在本質特性，又能簡化分析計算工作的模型。
建立系統數學模型，通常采用解析法或實驗法。所謂解析法建模，即依據系統及元件各變量之間所遵循的物理學定律，理論推導出變量間的數學關系式，從而建立數學模型。本章僅討論解析法建模，關于實驗法建模將在后面的章節進行介紹。
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