本教材共6章：第1章绪论，第2章控制系统的数学模型，第3章时间响应分析法，第4章根轨迹分析法，第5章频率分析法，第6章控制系统的校正。

第1章 绪 论 …………………………………………………………………… 1 

1.1 从自动控制到控制论 …………………………………………………………… 2 

 1.2 工程控制论与控制工程基础 …………………………………………………… 4 

 1.3 控制理论发展简史 ……………………………………………………………… 4 

 1.4 控制系统的工作原理…………………………………………………………… 11 

 1.5 控制系统的基本类型…………………………………………………………… 16 

 1.6 本教材主要内容………………………………………………………………… 21

第2章 控制系统的数学模型 …………………………………………………… 24 

2.1 控制系统的微分方程建模……………………………………………………… 25

 2.2 控制系统的传递函数建模……………………………………………………… 33 

 2.3 传递函数框图…………………………………………………………………… 39

 2.4 信号流程图与梅森增益公式…………………………………………………… 46

第3章 时间响应分析法 ………………………………………………………… 51 

3.1 一阶系统的时间响应…………………………………………………………… 53 

 3.2 二阶系统的时间响应…………………………………………………………… 56

 3.3 高阶系统的时间响应…………………………………………………………… 66 

 3.4 时间响应性能指标……………………………………………………………… 68

 3.5 控制系统的稳定性……………………………………………………………… 75 

 3.6 控制系统的稳态误差…………………………………………………………… 84

第4章 根轨迹分析法 …………………………………………………………… 95 

4.1 根轨迹的基本概念……………………………………………………………… 96 

 4.2 绘制根轨迹的基本规则 ……………………………………………………… 100 

 4.3 根轨迹法的应用 ……………………………………………………………… 112

第5章 频率特性分析法 ……………………………………………………… 123

5.1 频率特性分析概述 …………………………………………………………… 124 

 5.2 频率特性的图形表示法 ……………………………………………………… 128 

 5.3 开环频率特性的图形表达 …………………………………………………… 146 

 5.4 几何稳定判据 ………………………………………………………………… 152 

 5.5 控制系统的相对稳定性 ……………………………………………………… 158 

 5.6 控制系统的闭环频率特性 …………………………………………………… 162

第6章 控制系统的校正 ……………………………………………………… 173

6.1 PID控制规律概述 …………………………………………………………… 175

 6.2 PID控制规律的串联实现 …………………………………………………… 185

 6.3 并联校正 ……………………………………………………………………… 196

 6.4 复合校正 ……………………………………………………………………… 200

参考文献 ………………………………………………………………………… 205

附录 A 拉普拉斯变换及其逆变换 …………………………………………… 206

A.1 拉普拉斯变换定义 …………………………………………………………… 206

 A.2 常见函数的拉普拉斯变换 …………………………………………………… 206

 A.3 拉普拉斯变换的性质 ………………………………………………………… 211

 A.4 拉普拉斯逆变换 ……………………………………………………………… 214

附录 B 控制系统设计与分析的 MATLAB实现 ……………………………… 221

B.1 MATLAB简介及其在控制领域的主要应用 ……………………………… 221 

 B.2 控制系统建模的 MATLAB实现 …………………………………………… 221 

 B.3 控制系统时间响应的 MATLAB实现 ……………………………………… 224 

 B.4 根轨迹的 MATLAB实现 …………………………………………………… 230 

 B.5 频率特性分析的 MATLAB实现 …………………………………………… 232 

 B.6 控制系统设计与校正的 MATLAB实现 …………………………………… 235