自动控制原理

第6章 频率响应综合法

6.1 引言

6.2 回路整形与系统的希望开环频率特性

6.2.1 回路整形法

6.2.2 系统的希望开环对数幅频曲线特性

6.3 串联校正的综合

6.3.1 串联超前校正的综合

6.3.2 串联迟后校正的综合

6.3.3 串联迟后一超前校正的综合

6.3.4 应用Simulink进行控制系统的计算机辅助分析与设计

6.4 串联校正的工程设计与PID控制器参数的工程整定方法

6.4.1 二阶“最佳”与三阶“最佳”的工程设计法

6.4.2 PID控制器参数的工程整定法

6.5 反馈校正的综合

6.5.1 反馈校正的作用

6.5.2 反馈校正的综合方法

6.6 复合校正的综合

6.6.1 按扰动补偿的复合校正的综合

6.6.2 按输入补偿的复合校正的综合

小结

典型例题分析

习题

第7章 线性系统的结构分析

7.1 引言

7.2 状态可控性与状态可观测性的定义

7.2.1 状态可控性的定义

7.2.2 状态可观测性的定义

7.3 线性连续系统的可控性判据

7.3.1 线性定常系统的可控性判据

7.3.2 线性时变系统的可控性判据

7.3.3 线性定常系统的输出可控性

7.4 线性连续系统的可观测性判据与对偶性原理

7.4.1 线性时变系统的可观测性判据

7.4.2 对偶性原理

7.4.3 线性定常系统的可观测性判据

7.5 线性变换与规范形

7.5.1 线性变换

7.5.2 线性定常系统在线性变换下的特性

7.5.3 线性单变量系统的可控规范形与可观测规范形

7.6 应用MATLAB进行线性系统结构分析和求规范形

7.6.1 应用MATLAB分析线性系统的可控性与可观测性

7.6.2 应用MATLAB求线性系统状态空间表达式的规范形

7.7 线性定常系统的结构分解

7.7.1 状态可控性与状态可观测性的基本属性

7.7.2 线性定常系统按可控性的结构分解

7.7.3 线性定常系统按可观测性的结构分解

7.7.4 线性定常系统结构的规范分解

7.8 线性系统“经典”与“现代”控制理论之间的基本结构关系

7.8.1 线性系统的传递函数（阵）描述与状态空间描述之间的关系

7.8.2 线性系统的传递函数（阵）零极点与系统零极点之间的关系

7.9 传递函数矩阵的状态空间实现

7.9.1 实现与最小实现

7.9.2 实现的基本形式

小结

典型例题分析

习题

第8章 线性控制系统的状态空间综合法

8.1 引言

8.2 状态反馈与输出反馈

8.3 闭环系统的极点配置

8.3.1 极点配置定理

8.3.2 极点配置算法

8.3.3 应用MATLAB求解极点配置问题

8.3.4 控制系统的镇定问题

8.4 李雅普诺夫第二方法与线性二次型最优控制

8.4.1 李雅普诺夫第二方法的主要定理

8.4.2 李雅普诺夫第二方法在线性定常系统综合中的应用

8.4.3 动态系统最优控制的基本概念

8.4.4 线性系统二次型性能指标的最优控制

8.4.5 应用MATLAB进行求解

8.5 状态观测器

8.5.1 全维状态观测器

8.5.2 降维状态观测器

8.6 带观测器的状态反馈控制系统

8.6.1 闭环系统结构与分离性原理

8.6.2 带观测器的状态反馈系统的基本特性

8.7 鲁棒控制系统

8.7.1 鲁棒性与鲁棒控制的基本概念

8.7.2 最优定常调节系统的鲁棒性

小结

典型例题分析

习题

第9章 线性离散控制系统

9.1 引言

9.2 信号的采样与保持

9.2.1 采样过程与采样定理

9.2.2 保持器

9.3 Z变换与线性差分方程的求解

9.3.1 线性常系数差分方程

9.3.2 Z变换

9.3.3 应用Z变换法求解线性差分方程

9.4 线性离散系统的数学描述

9.4.1 输入输出描述与状态空间描述

9.4.2 脉冲传递函数

9.4.3 脉冲传递函数（阵）描述与状态空间描述之间的相互转换

9.5 线性离散系统的稳定性分析

9.5.1 S平面与Z平面的映射关系

9.5.2 线性定常离散系统的稳定性条件

9.5.3 线性离散系统的代数稳定判据

9.6 线性离散系统的时间响应特性分析

9.6.1 系统暂态特性与极点分布之间的关系

9.6.2 线性离散系统的根轨迹法

9.6.3 线性离散系统的稳态误差

9.6.4 应用MATLAB进行离散系统分析

9.7 线性离散系统的频率响应法

9.7.1 线性离散系统的频率响应特性

9.7.2 双线性变换与伯德图法

9.8 离散控制系统的综合

9.8.1 等效模拟控制器综合法与数字PID控制器

9.8.2 数字控制器直接综合法

9.8.3 数字控制器解析综合法

9.9 线性离散系统的结构分析

9.9.1 线性离散系统的可控性与可达性

9.9.2 线性离散系统的可观测性与对偶性原理

9.9.3 线性连续系统离散化后保持可达和可观测的条件

9.9.4 线性定常离散系统的结构分解

9.9.5 离散系统“经典”与“现代”控制理论之间的基本结构关系

小结

典型例题分析

习题

第10章 非线性控制系统

10.1 引言

10.1.1 非线性控制系统的基本特点

10.1.2 典型的非线性特性

10.2 描述函数法

10.2.1 描述函数法的基本概念

10.2.2 描述函数的计算

10.2.3 非线性控制系统的描述函数分析

10.2.4 应用MATLAB进行描述函数分析

10.3 相平面法

10.3.1 相平面法的基本概念

10.3.2 相平面图的绘制方法

10.3.3 由相平面图求系统运动的时间响应

10.3.4 奇点与极限环

10.3.5 线性控制系统的相平面分析

10.3.6 非线性控制系统的相平面分析

10.4 李雅普诺夫稳定性分析法

10.4.1 克拉索夫斯基方法

10.4.2 变量梯度法

10.5 非线性系统校正与利用非线性特性改善控制系统性能

10.5.1 非线性系统校正

10.5.2 利用非线性特性改善控制系统性能

小结

典型例题分析

习题

附录A 线性代数概述

附录B 下册部分习题参考答案

参考文献

这是一套改革传统体系、将控制理论的两部分基础内容：经典控制理 论与现代控制理论（即状态空间法基础）有机结合而编写的具有鲜明特色的 新体系教材。全书从现代控制系统的本质特征（即必须在干扰和不确定性条 件下可靠和有效地工作）出发展开讨论，不仅定性而且定量地分析反馈控制 的作用并阐明自动控制系统的基本组成原理和构建高精度控制系统的基本 思路，规范线性定常（连续与离散、单变量与多变量）系统的零极点的定义 ，建立统一的线性定常（连续与离散）系统理论框架和线性系统“经典”与 “现代”控制理论有机结合的新体系。使读者在对比中认识“经典”与“ 现代”控制理论，用统一的观点建立对控制理论基础知识的总体概念，在 统一的理论框架下以现代控制科学的观点和新的视角审视、理解和阐述经 典控制理论的有关内容并将线性离散系统理论放在主要地位来介绍，而在 具体内容和方法上仍保持“经典”与“现代”控制理论的各自表达方式和 系统性。在内容的组织上注重理论上的基础性和工程上的实用性，强调理 论联系实际和系统优化意识，引入国际流行的MATLAB／Simulink软件进行 控制系统的分析和设计，并增大教材的灵活性和可用性以满足不同层次、 不同要求教学和读者自学的需要。该教材符合国际控制理论教材发展趋势 ，体系新颖、内容系统、分析详尽、例题丰富，例题数量比第一版增加了 一倍多，达370多道，可为学生的自主学习、能力培养和个性发展以及在职 人员的自学创造条件，并为教师实施因材施教、按需组织教学提供灵活选 择空间。
全书分上、下两册。上册以经典控制理论为主，内容包括：绪论、控 制系统的数学描述、线性控制系统的运动分析、根轨迹法和频率响应分析 法；下册以现代控制理论为主，内容包括：频率响应综合法、线性系统的 结构分析、线性控制系统的状态空间综合法、线性离散控制系统和非线性 控制系统。
《普通高等教育十一五国家级规划教材：自动控制原理（下册）（第2版）》可作为自动化类专业本科生的教材和在职人员的自学用书，也可作为相关专业的研究生教材以及有关教师和工程技术人员的参考书。