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第1章　绪论1

1.1　信号的概念及分类1

1.1.1　信号的概念1

1.1.2　信号的分类2

1.2　几种典型的信号4

1.2.1　普通连续信号4

1.2.2　奇异信号6

1.3　系统的概念及分类11

1.3.1　系统的概念11

1.3.2　系统的分类12

1.4　自动控制的概念及分类15

1.4.1 自动控制的概念15

1.4.2　自动控制系统的分类17

1.4.3　对自动控制系统的基本要求18

本章小结19

习题一19

第2章　连续时间系统的时域分析23

2.1　LTI连续时间系统的描述和模拟23

2.1.1　连续时间系统的描述23

2.1.2　连续时间系统的模拟25

2.2　线性时不变连续系统的响应27

2.2.1　微分方程的经典解27

2.2.2　关于0-与0+初始状态30

2.2.3　零输入响应和零状态响应31

2.3　冲激响应和阶跃响应34

2.3.1 冲激响应和阶跃响应34

2.3.2　线性系统的动态性能指标36

2.4　卷积积分38

2.4.1　卷积积分的图解法38

2.4.2　用卷积积分计算系统的零状态响应40

2.5　卷积积分的性质41

本章小结45

习题二45

第3章　离散时间系统的时域分析49

3.1　离散时间系统的描述和模拟49

3.1.1　离散时间系统的描述49

3.1.2　离散时间系统的模拟51

3.2　线性时不变离散系统的响应53

3.2.1　差分方程的迭代解法53

3.2.2　差分方程的经典解法54

3.2.3　零输入响应和零状态响应56

3.3　单位脉冲响应和单位阶跃响应59

3.3.1　单位脉冲序列和单位阶跃序列59

3.3.2　单位脉冲响应和单位阶跃响应61

3.4　卷积和64

3.4.1　卷积和64

3.4.2　卷积和的图解法66

3.4.3　利用不进位乘法求卷积和67

3.4.4　卷积和的性质68

本章小结70

习题三71

第4章　信号分析74

4.1　信号的正交函数分解74

4.1.1　矢量的正交分解74

4.1.2　正交函数与正交函数集75

4.1.3　信号的正交函数分解76

4.2　周期信号的傅里叶级数77

4.2.1　三角傅里叶级数77

4.2.2　指数傅里叶级数78

4.2.3　函数的奇偶性与傅里叶系数的关系79

4.3　周期信号的频谱81

4.3.1　周期信号的频谱特点81

4.3.2　吉布斯现象83

4.3.3　信号的频带宽度84

4.4　傅里叶变换84

4.4.1　频谱密度函数84

4.4.2　傅里叶变换85

4.4.3　常用函数傅里叶变换86

4.5　傅里叶变换的基本性质90

4.6　周期信号的傅里叶变换99

4.6.1　正弦信号与余弦信号的傅里叶变换99

4.6.2　周期信号的傅里叶变换100

4.7　信号通过线性系统不产生失真的条件102

4.8　理想低通滤波器104

4.8.1　理想低通滤波器的频率特性104

4.8.2　理想低通滤波器的冲激响应105

4.8.3　理想低通滤波器的阶跃响应105

4.9　连续时间系统的频域分析106

4.9.1　系统对正弦输入信号的响应106

4.9.2　系统对非周期信号的响应107

4.9.3　系统函数H（jω）的求解方法108

4.10　幅度调制与解调110

4.10.1　幅度调制110

4.10.2　解调111

4.11　希尔伯特变换112

4.11.1 希尔伯特变换的概念112

4.11.2　希尔伯特变换器113

本章小结114

习题四114

第5章　连续时间系统的复频域分析法120

5.1　拉普拉斯变换的定义120

5.1.1　信号的拉普拉斯变换120

5.1.2　拉普拉斯变换的收敛区121

5.2　常用函数的拉普拉斯变换122

5.3　拉普拉斯变换的基本性质124

5.4　拉普拉斯反变换133

5.4.1　部分分式展开法133

5.4.2　用留数定理求反变换137

5.5　线性系统的拉普拉斯变换分析138

5.5.1　输入-输出微分方程的拉普拉斯变换138

5.5.2　连续时间系统的s域模型分析法139

5.5.3　系统函数142

5.6　二阶控制系统的变换域分析145

5.6.1　典型元部件的s域模型145

5.6.2　二阶系统的数学模型148

5.6.3　二阶系统的阶跃响应149

5.6.4　欠阻尼二阶系统的动态过程分析151

5.6.5　系统的稳态误差计算153

5.7　双边拉普拉斯变换157

5.7.1　双边拉普拉斯变换157

5.7.2　双边拉普拉斯反变换158

5.8　信号流图161

5.8.1　信号流图的定义161

5.8.2　框图与信号流图的对应关系161

5.8.3　信号流图的化简163

5.8.4　梅森公式164

本章小结165

习题五166

第6章　线性反馈系统的分析171

6.1　系统的稳定性分析171

6.1.1　稳定的概念171

6.1.2　稳定的充要条件172

6.1.3　劳斯稳定判据173

6.1.4　赫尔维茨稳定判据179

6.2　根轨迹180

6.2.1　根轨迹的基本概念180

6.2.2　绘制根轨迹的基本规则183

6.2.3　控制系统根轨迹的绘制189

6.3　频域分析193

6.3.1　频率特性的概念193

6.3.2　幅相频率特性曲线196

6.3.3　奈奎斯特稳定判据215

6.3.4　控制系统的相对稳定性222

6.4　线性系统的校正227

6.4.1　校正与综合的概念228

6.4.2　常用校正装置及其特性230

6.4.3　串联校正234

6.4.4　反馈校正246

本章小结248

习题六248

第7章　采样控制系统的分析与综合253

7.1　典型的数字控制系统253

7.1.1　直接数字控制系统253

7.1.2　计算机监督控制系统254

7.1.3　集散控制系统254

7.2　采样过程的数学描述255

7.2.1　采样过程及其数学描述255

7.2.2　采样定理258

7.2.3　采样周期的选择259

7.3　信号恢复260

7.3.1　零阶保持器260

7.3.2　一阶保持器262

7.4　Z变换理论263

7.4.1　Z变换264

7.4.2　Z变换的性质267

7.4.3　Z反变换270

7.5　离散时间系统的z域分析和频率响应273

7.5.1　零输入响应的z域求解273

7.5.2　零状态响应的z域求解274

7.5.3　全响应的z域求解275

7.5.4　离散时间系统的瞬态响应276

7.5.5　离散时间系统频率响应特性279

7.6　离散控制系统分析282

7.6.1　脉冲传递函数282

7.6.2　线性离散控制系统的稳定性分析288

7.6.3　离散控制系统的稳态误差292

7.7　数字控制器的设计295

7.7.1　无稳态误差最少拍系统的设计296

7.7.2　G（z）具有单位圆上和单位圆外零极点的情况——数字控制器的设计300

7.7.3　无纹波、无稳态误差最少拍系统的设计301

本章小结304

习题七305

第8章　线性系统的状态变量分析310

8.1　系统的状态变量描述法310

8.2　由输入-输出方程建立状态方程317

8.3　连续时间系统状态方程的求解327

8.3.1　连续时间系统状态方程的复频域解法327

8.3.2　状态转移矩阵及矩阵指数函数的运算性质334

8.3.3　连续时间系统状态方程的时域解法338

8.4　传递函数矩阵及其实现343

8.4.1　定义及其表达式343

8.4.2　开环与闭环传递矩阵343

8.4.3　传递矩阵的对角化及其应用344

8.4.4　传递函数矩阵的实现347

8.5　离散时间系统状态方程的解350

8.6　线性系统的可控制性和可观测性353

8.6.1　线性系统的可控制性353

8.6.2　线性系统的可观测性357

8.6.3　离散时间系统的可控制性和可观测性判据360

8.6.4　可控制性、可观测性与传递函数（矩阵）的关系360

8.6.5　对偶原理362

8.7　线性定常系统的规范分解362

8.7.1　系统按可控制性分解362

8.7.2　系统按可观测性分解364

8.7.3　系统按可控制性和可观测性的标准分解364

8.8　线性定常系统的状态反馈与状态观测器366

8.8.1　状态反馈与极点配置366

8.8.2　输出反馈与极点配置369

8.8.3　全维状态观测器及其设计370

8.8.4　分离特性372

8.8.5　分离定理373

8.8.6　降维状态观测器374

本章小结378

习题八378

参考文献383