前言
第1章緒論
11自動控制技術與理論概述
12自動控制理論發展歷程
121經典控制理論的形成
122控制理論的三個發展階段
13控制繫統的分類
14閉環控制繫統
141反饋控制
142閉環控制繫統的工作原理
15控制繫統的基本組成
151控制繫統件
152控制繫統的信號
16控制繫統的基本要求
17控制理論在工程領域中的
應用實例
18MATLAB分析與設計實用
程序
習題
第2章控制繫統的數學模型
21控制繫統的時域數學模型
211線性繫統微分方程的建立
212非線性繫統方程的線性化
213線性定常微分方程求解
22拉氏變換與反變換
221典型函數的拉氏變換
222拉氏變換的主要定理
223應用拉氏變換解線性微分
方程
23控制繫統的復域數學模型
231傳遞函數
23件的傳遞函數
233典型環節的傳遞函數
234傳遞函數的標準形式
24控制繫統框圖及其化簡
241控制繫統框圖
242框圖的等效變換與化簡
25控制繫統的信號流圖
251信號流圖
252梅森增益公式
26控制繫統的傳遞函數
261繫統的開環傳遞函數
262閉環繫統的傳遞函數
263閉環繫統的誤差傳遞函數
27工程實例：閥控缸電液伺服
繫統分析
28建立數學模型的MATLAB
程序
習題
第3章控制繫統的時域分析
31時間響應和典型輸入信號
311控制繫統的時間響應
312典型輸入信號
313繫統的時域性能指標
32一階繫統的時間響應
321一階繫統的數學模型
322一階繫統的單位脈衝響應
323一階繫統的單位階躍響應
324一階繫統的單位速度響應
325一階繫統對典型輸入時間響應
的比較
33二階繫統的時間響應
331二階繫統及其傳遞函數
332二階繫統閉環特征方程分析
333二階繫統的階躍響應分析
34二階繫統性能指標的計算
35高階繫統的時間響應分析
36穩態誤差分析與計算
361穩態誤差的基本概念
362穩態誤差的計算
363繫統的類型與典型信號作用下的
穩態誤差
364干擾作用下的穩態誤差
37工程實例：控制繫統的時域
分析
38繫統時域分析的MATLAB
程序
習題
第4章控制繫統的頻域分析
41頻率特性的基本概念及圖示
方法
42典型環節的頻率特性
43繫統的開環頻率特性
431開環Nyquist圖的繪制
432開環Bode圖的繪制
433由開環對數幅頻特性圖確定
開環傳遞函數
434最小相位繫統和非最小相位
繫統
44閉環繫統頻率特性及性能
分析
441閉環頻率特性
442閉環頻域性能指標
443閉環繫統性能分析
45工程實例：控制繫統的頻域
分析
46繫統頻域分析的MATLAB
程序
習題
第5章控制繫統的穩定性
51穩定性的基本概念
511繫統的穩定性
512穩定性的定義
513繫統穩定的條件
52勞斯判據
521勞斯陣列的建立
522勞斯判據的定義
523勞斯判據的幾種特殊情況
524勞斯判據的應用
53奈奎斯特判據
531奈奎斯特判據的數學基礎
532奈奎斯特判據的應用
533對數奈奎斯特判據
54繫統的相對穩定性
541穩定裕度
542穩定裕度的計算
55工程實例：履帶車轉向控制
繫統設計
56繫統穩定性分析的MATLAB
程序
習題
第6章控制繫統的設計與校正
61繫統校正
611繫統校正的概念
612繫統的性能指標
613校正的分類
62串聯校正
621相位超前校正
622相位滯後校正
623相位滯後-超前校正
63PID校正
631P控制器
632PD控制器
633PI控制器
634PID控制器
64繫統的期望特性與反饋校正
641繫統的期望特性
642反饋校正
65MATLAB輔助設計與案例
分析
651推導控制繫統的傳遞函數
652用MATLAB軟件進行分析和
設計
習題
第7章線性離散繫統初步
71離散控制繫統概述
711離散控制繫統的結構與組成
712離散控制繫統的特點
72信號的采樣與復現
721信號的采樣
722采樣定理
73Z變換與Z反變換
731Z變換的定義
732Z變換方法
733Z變換性質
734Z反變換
74線性離散繫統的傳遞函數
741線性常繫數差分方程
742脈衝傳遞函數
743開環串聯脈衝傳遞函數
744閉環繫統脈衝傳遞函數
75離散繫統的穩定性分析
76離散繫統的穩態性能分析
761離散繫統的穩態誤差
762離散繫統的型別與靜態誤差
繫數
77離散繫統的動態性能分析
78離散繫統的數字校正
781模擬化設計
782離散繫統的數字校正步驟
習題
參考文獻

當前，在國家實施教育、科技、人纔強國戰略的大背景下，深化教育領域綜合改革，培養造就大批德纔兼備的高素質人纔，是高等教育工作者義不容辭的責任。黨的二十大報告指出：“我們要堅持教育優先發展、科技自立自強、人纔引領驅動，加快建設教育強國、科技強國、人纔強國，堅持為黨育人、為國育纔，全面提高人纔自主培養質量，著力造就撥尖創新人纔，聚天下英纔而用之。”本書以二十大報告精神為引領，傳承錢學森等老一代科學家的愛國主義精神和開拓創新精神，以人造衛星、載人航天、月球探測、空間站建造等航空航天領域取得的輝煌成就為激勵，堅持教育創新，聚焦提高工科人纔的培養質量，著重培養大學生將控制理論知識應用於解決工程實際問題的能力，使其更好地服務於國家科技創新和制造強國戰略。
本書首先介紹了經典控制理論的基本概念、發展歷程、控制繫統的分類與組成、反饋控制與閉環控制繫統的工作原理，以及對控制繫統的基本要求，這部分內容是學習控制理論的入門基礎。然後，以線性控制繫統為對像，介紹了控制繫統的時域、復域數學模型的建立，包括：建立和求解線性微分方程；利用拉氏變換數學工具，在時域和復域之間變換數學模型，並建立傳遞函數；給控制繫統建立框圖，並利用框圖化簡獲得傳遞函數。建立數學模型是應用控制理論量化分析與解決工程問題的關鍵，因此數學建模是分析控制繫統的基礎。接下來，介紹了分析控制繫統數學模型的方法——時域分析和頻域分析方法。時域分析主要是從求解繫統對典型輸入的時間響應入手，通過瞬態響應過程的性能指標的計算，評價繫統響應的穩定性和快速性；通過穩態響應過程穩態誤差的求解和分析，評價穩態響應的準確性。時域分析能夠為繫統設計提供滿足性能要求的結構參數的合理取值。頻域分析是分析繫統對正弦輸入的時間響應達到穩態後，閉環繫統動態響應過程的平穩性和快速性，為滿足繫統的動態性能要求而設計繫統的參數，通常借助奈奎斯特圖和伯德圖來分析。關於繫統穩定性的分析主要介紹了勞斯判據和奈奎斯特判據，分別通過解析法和圖示法判斷繫統穩定與否，通過穩定裕度的計算獲得繫統的相對穩定性。控制繫統的分析與校正是在數學模型建立與繫統分析基礎上的綜合應用。本書最後一章簡要介紹了線性離散繫統的分析工具——Z變換、離散繫統數學模型的建立以及穩定性和動態特性的分析方法。
各章內容通過“學習要求”和“本章知識總結”串聯起來，使得知識點脈絡清晰，重點突出，同時每章配有大量例題和習題，幫助讀者理解、練習和掌握。此外，在每章引入了工程案例分析和MATLAB計算機軟件輔助分析，以機、電、液控制繫統為工程應用案例，力求提高學生將控制理論和方法運用到解決實際工程問題中的能力。
本書由哈爾濱理工大學教師編寫：張洪鑫編寫第1章和第5章；李建英編寫第2章、第3章31~35節；杜海艷編寫第3章36~38節和習題，以及第4章；吳開宇編寫第6章和第7章。全書由張洪鑫統稿。本書配備了多媒體課件，可供授課教師參考使用。
由於編者水平有限，書中難免存在不足之處，敬請讀者見諒，並提出寶貴意見。