本書全面且詳細地闡述了控制工程領域的基礎理論知識。全書共7章，深入淺出地介紹了自動控制系統的基本概念、控制系統的數學模型、基于傳遞函數的時域分析與設計、控制系統的根軌跡分析與設計、控制系統的頻域分析、控制系統的校正、線性離散系統的分析和校正相關知識。
大連理工大學，控制科學與工程學院，博士；美國，波士頓大學博士生聯合培養；沈陽工業大學，信息科學與工程學院，碩士
目錄
前言
1 自動控制系統概述 1
1.1 自動控制發展歷史 1
1.2 自動控制系統的基本概念 2
1.2.1 開環控制系統與閉環控制系統 4
1.2.2 自動控制系統的分類 5
1.3 自動控制系統的分析與設計任務 6
1.4 本章小結 7
習題 7
2 控制系統的數學模型 9
2.1 微分方程 9
2.2 典型輸入信號 11
2.3 拉普拉斯變換 13
2.4 傳遞函數 19
2.4.1 卷積定理 19
2.4.2 傳遞函數定義和性質 20
2.5 系統數學建模 22
2.5.1 機理建模 22
2.5.2 系統辨識 29
2.6 方框圖 32
2.6.1 方框圖的組成 33
2.6.2 方框圖的等效變換 33
2.7 本章小結 38
習題 38
3 基于傳遞函數的時域分析與設計 41
3.1 一階系統 41
3.2 二階系統 44
3.2.1 二階系統的數學模型 44
3.2.2 欠阻尼二階系統的動態響應指標 49
3.3 高階系統 52
3.4 勞斯判據 54
3.5 穩態誤差 56
3.5.1 穩態誤差定義 56
3.5.2 穩態誤差系數 57
3.5.3 擾動信號引起的穩態誤差 60
3.6 PID控制 60
3.6.1 PID控制原理 61
3.6.2 齊格勒-尼科爾斯法 62
3.7 本章小結 64
習題 64
4 控制系統的根軌跡分析與設計 67
4.1 根軌跡相關概念 67
4.2 繪制根軌跡的規則 68
4.3 根軌跡法分析系統 71
4.4 根軌跡法設計控制器 74
4.4.1 附加開環零極點 75
4.4.2 控制器設計 79
4.5 本章小結 85
習題 85
5 控制系統的頻域分析 87
5.1 頻率特性 87
5.1.1 頻率特性的概念 87
5.1.2 頻率特性的圖解方法 89
5.1.3 典型環節的頻率特性 90
5.2 奈奎斯特圖與系統穩定性 99
5.2.1 奈奎斯特圖的繪制 99
5.2.2 奈奎斯特穩定判據 102
5.3 系統的相對穩定性 107
5.3.1 穩定裕量 107
5.3.2 頻域指標與時域指標的關系 110
5.4 伯德圖與系統性能分析 111
5.4.1 伯德圖的繪制 111
5.4.2 最小相位系統 114
5.4.3 開環伯德圖與系統性能的關系 116
5.5 頻率響應實驗確定傳遞函數 119
5.6 本章小結 121
習題 121
6 控制系統的校正 124
6.1 系統校正基本概念與常用方法 124
6.2 串聯超前校正 126
6.3 串聯滯后校正 132
6.4 串聯滯后-超前校正 137
6.5 PID控制器的頻域設計 142
6.5.1 PID控制器的頻率特性 142
6.5.2 PID控制器的頻域設計方法 145
6.6 本章小結 148
習題 148
7 線性離散系統的分析和校正 151
7.1 離散系統的基本概念 151
7.2 信號采樣與恢復 153
7.3 線性離散系統的數學模型 156
7.3.1 z變換 156
7.3.2 線性常系數差分方程 156
7.3.3 脈沖傳遞函數 158
7.4 線性離散系統的性能分析 163
7.4.1 穩定性 163
7.4.2 瞬態響應 167
7.4.3 穩態誤差 169
7.5 線性離散系統控制器設計 170
7.6 本章小結 176
習題 176
參考文獻 180
附錄A 常見函數的拉普拉斯變換與z變換對照表 181
附錄B z變換基本性質表 182
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