现代控制系统（第14版）

章 控制系统导论 1
1.1 引言 1
1.2 自动控制简史 4
1.3 控制系统实例 8
1.4 工程设计 13
1.5 控制系统设计 15
1.6 机电一体化系统 17
1.7 绿色工程 20
1.8 控制系统前瞻 21
1.9 设计实例 22
1.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 26
1.11 小结 27
技能自测 27
基础练习题 29
一般习题 31
难题 35
设计题 38
技能自测答案 40
术语和概念 40
第2 章 系统数学模型 42
2.1 引言 42
2.2 物理系统的微分方程（组） 42
2.3 物理系统的线性近似 46
2.4 拉普拉斯变换 48
2.5 线性系统的传递函数 54
2.6 框图模型 64
2.7 信号流图模型 68
2.8 设计实例 73
2.9 利用控制系统设计软件进行系统仿真 89
2.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 101
2.11 小结 103
技能自测 104
基础练习题 107
一般习题 114
难题 126
设计题 129
计算机辅助设计题 131
技能自测答案 133
术语和概念 133
第3 章 状态空间模型 136
3.1 引言 136
3.2 动态系统的状态变量 137
3.3 状态微分方程（组） 139
3.4 信号流图模型和框图模型 143
3.5 其他形式的信号流图和框图模型 152
3.6 由状态方程求解传递函数 155
3.7 状态转移矩阵和系统时间响应 156
3.8 设计实例 159
3.9 利用控制系统设计软件分析状态空间模型 170
3.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 173
3.11 小结 176
技能自测 176
基础练习题 179
一般习题 183
难题 192
设计题 195
计算机辅助设计题 196
技能自测答案 198
术语和概念 198
第4 章 反馈控制系统的特性 200
4.1 引言 200
4.2 偏差信号分析 202
4.3 控制系统对参数变化的灵敏度 203
4.4 反馈控制系统的干扰信号 206
4.5 系统瞬态响应的调控 210
4.6 稳态误差 212
4.7 反馈的代价 214
4.8 设计实例 215
4.9 利用控制系统设计软件分析控制系统特性 223
4.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 229
4.11 小结 231
技能自测 232
基础练习题 235
一般习题 240
难题 247
设计题 250
计算机辅助设计题 254
技能自测答案 257
术语和概念 257
第5 章 反馈控制系统的性能 259
5.1 引言 259
5.2 测试输入信号 260
5.3 二阶系统的性能 262
5.4 零点和第三个极点对二阶系统响应的影响 267
5.5 s 平面上特征根的位置与系统的瞬态响应 270
5.6 反馈控制系统的稳态误差 272
5.7 综合性能指标 277
5.8 线性系统的简化 282
5.9 设计实例 284
5.10 利用控制系统设计软件分析系统性能 294
5.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 298
5.12 小结 300
技能自测 301
基础练习题 304
一般习题 308
难题 314
设计题 316
计算机辅助设计题 319
技能自测答案 322
术语和概念 322
第6 章 线性反馈系统的稳定性 324
6.1 稳定性的概念 324
6.2 劳斯-赫尔维茨稳定性判据 327
6.3 反馈控制系统的相对稳定性 333
6.4 状态变量系统的稳定性 334
6.5 设计实例 336
6.6 利用控制系统设计软件分析系统的稳定性 343
6.7 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 348
6.8 小结 351
技能自测 351
基础练习题 353
一般习题 357
难题 362
设计题 365
计算机辅助设计题 367
技能自测答案 369
术语和概念 369
第7 章 根轨迹法 371
7.1 引言 371
7.2 根轨迹的概念 371
7.3 绘制根轨迹 375
7.4 应用根轨迹法进行参数的设计 387
7.5 灵敏度与根轨迹 391
7.6 PID控制器 395
7.7 负增益根轨迹 404
7.8 设计实例 408
7.9 利用控制系统设计软件分析根轨迹 416
7.10 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 420
7.11 小结 421
技能自测 423
基础练习题 427
一般习题 431
难题 442
设计题 446
计算机辅助设计题 453
技能自测答案 455
术语和概念 455
第8 章 频率响应法 457
8.1 引言 457
8.2 频率响应图 459
8.3 频率响应测量 476
8.4 频域性能指标 477
8.5 对数幅相图 480
8.6 设计实例 481
8.7 利用控制系统设计软件的频率响应法 488
8.8 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 493
8.9 小结 495
技能自测 497
基础练习题 501
一般习题 504
难题 514
设计题 516
计算机辅助设计题 519
技能自测答案 521
术语和概念 521
第9 章 频域稳定性 523
9.1 引言 523
9.2 s 平面上的围线映射 524
9.3 奈奎斯特稳定性判据 529
9.4 相对稳定性与奈奎斯特稳定性判据 537
9.5 利用频域方法确定系统的时域性能指标 542
9.6 系统带宽 548
9.7 时延系统的稳定性 549
9.8 设计实例 552
9.9 频域中的PID控制器 566
9.10 利用控制系统设计软件分析频域稳定性 567
9.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 576
9.12 小结 577
技能自测 584
基础练习题 586
一般习题 592
难题 603
设计题 607
计算机辅助设计题 612
技能自测答案 614
术语和概念 614
0 章 反馈控制系统设计 616
10.1 引言 616
10.2 系统设计方法 617
10.3 串联校正器 618
10.4 用伯德图设计超前校正器 621
10.5 用根轨迹法设计超前校正器 626
10.6 用积分型校正器设计反馈控制系统 631
10.7 用根轨迹法设计滞后校正器 633
10.8 用伯德图设计滞后校正器 636
10.9 在伯德图上用解析法进行系统的设计 640
10.10 带有前置滤波器的反馈控制系统 641
10.11 设计具有 小节拍响应的系统 643
10.12 设计实例 645
10.13 利用控制系统设计软件设计控制系统 653
10.14 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 658
10.15 小结 660
技能自测 661
基础练习题 664
一般习题 668
难题 678
设计题 681
计算机辅助设计题 686
技能自测答案 688
术语和概念 688
1 章 状态变量反馈系统设计 689
11.1 引言 689
11.2 能控性和能观性 690
11.3 全状态反馈控制设计 694
11.4 观测器设计 698
11.5 观测器和全状态反馈控制的集成 701
11.6 参考输入信号 706
11.7 控制系统 708
11.8 内模设计 714
11.9 设计实例 716
11.10 利用控制系统设计软件设计状态变量反馈 722
11.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 726
11.12 小结 727
技能自测 728
基础练习题 731
一般习题 733
难题 739
设计题 742
计算机辅助设计题 745
技能自测答案 749
术语和概念 749
2 章 鲁棒控制系统 751
12.1 引言 751
12.2 鲁棒控制系统和系统灵敏度 752
12.3 鲁棒性分析 755
12.4 含有不确定参数的系统 758
12.5 鲁棒控制系统设计 759
12.6 鲁棒PID控制器设计 763
12.7 鲁棒内模控制系统 767
12.8 设计实例 769
12.9 伪定量反馈系统 778
12.10 利用控制系统设计软件设计鲁棒控制系统 779
12.11 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 781
12.12 小结 783
技能自测 784
基础练习题 788
一般习题 789
难题 794
设计题 797
计算机辅助设计题 802
技能自测答案 805
术语与概念 805
3 章 数字控制系统 807
13.1 引言 807
13.2 数字控制系统应用概貌 808
13.3 采样控制系统 809
13.4 z 变换 811
13.5 闭环反馈采样控制系统 814
13.6 二阶采样控制系统的性能 817
13.7 带有数字校正器的闭环系统 819
13.8 数字控制系统的根轨迹 822
13.9 PID控制器的数字实现 824
13.10 设计实例 825
13.11 利用控制系统设计软件设计数字控制系统 832
13.12 循序渐进设计实例：磁盘驱动器读取系统 837
13.13 小结 838
技能自测 838
基础练习题 841
一般习题 844
难题 846
设计题 847
计算机辅助设计题 849
技能自测答案 850
术语与概念 850
附录A MATLAB基础知识 851
附录B MathScript RT模块入门 867
附录C 符号、计量单位与转换因子 889
附录D 拉普拉斯变换对 892
附录E 矩阵代数简介 894
附录F 分贝转换表 901
附录G 复数 902
附录H z 变换对 905
附录I 用离散时间近似的方法求线性系统的时间响应 906
附录J 设计辅助知识要点 911
参考文献 916