第一章控制系统导论

本章内容简要介绍有关自动控制的一般概念、自动控制系统的组成和分类、基本控制方式；对控制系统的性能要求以及有关自动控制理论的发展概况。要求了解经典反馈控制的基本理论和方法；了解自动控制理论发展、研究对象和方法；掌握自动控制系统的基本概念、术语；了解自动控制系统的组成、分类和控制方式；对自动控制系统的稳、准、快三方面的基本要求。

●1.1自动控制的基本原理

本节内容讲述了自动控制、自动控制系统的概念及组成。要求明确什么是自动控制；了解自动控制的发展历程。

●1.2自动控制系统的基本控制方式

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●1.3自动控制系统的分类

本节内容讲述了自动控制系统的组成和分类，要求了解控制系统常用的分类方式，掌握各类别的含义和信息特征，特别是按数学模型分类的方式；掌握对自动控制系统的基，明确对自控系统的基本要求，正确理解三大性能指标的含义。

第二章控制系统的数学模型

本章主要介绍数学模型建立的一般方法以及几种数学模型之间的相互转换。要求了解数学模型的基本概念、表达方式，建模方法；掌握线性系统输入—输出时间函数描述：线性系统微分方程的列写，微分方程线性化的基本思想；熟悉拉氏变换的定义、性质以及运算定理，会用拉氏变换及拉氏反变换解微分方程；掌握传递函数的概念及典型环节的传递函数；重点掌握控制系统的方框图及方框图的化简方法；重点掌握用梅逊公式求取系统传递函数。

●2.1拉普拉斯变换与反变换

本节内容讲述了数学基础-拉氏变换及反变换的运算定理。要求掌握运用拉氏变换解微分方程的方法。

●2.2时域数学模型

本节内容讲述了数学模型的基本概念、表达方式，建模方法。线性系统输入—输出时间函数描述：线性系统微分方程的列写，微分方程线性化的基本思想。要求正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、动态模型、静态模型、输入变量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握，掌握动态微分方程建立的一般方法；掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入响应有清楚的理解。

●2.3传递函数

本节内容讲述了线性系统输入—输出传递函数描述：传递函数的概念；典型环节的传递函数。要求正确理解传递函数的定义、性质和意义，特别对传递函数微观结构的分析要准确掌握；正确理解由传递函数派生出来的系统的开环传递函数、闭环传递函数、前向通道传递函数的定义，并对重要传递函数如：控制输入下闭环传递函数、扰动输入下闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数，能够熟练掌握。

●2.4控制系统的结构图

本节内容讲述了控制系统的结构图：结构图的概念，结构图的化简，要求掌握系统结构图的定义和组成方法，熟练掌握等效变换代数法则，简化图形结构求系统传递函数。

●2.5控制系统的常用传递函数

本节内容讲述了典型控制系统的传递函数：不同信号作用下的传递函数概念，表达式，要求掌握系统开环传递函数、闭环传递函数的定义和结构，明确闭环特征方程式定义及意义。

●2.6信号流图与梅逊公式

本节内容讲述了控制系统的信号流图与梅逊公式：基本概念，结构图与信号流图的关系，梅逊增益公式。要求掌握梅逊公式和信号流图的定义和组成方法，熟练掌握各种等效变换代数法则，简化图形结构，并能用梅逊公式求系统传递函数。

第三章线性系统的时域分析法

本章介绍的是时域分析法，是线性定常系统常用的分析和设计方法之一。要求了解控制系统的典型输入信号；熟悉控制系统暂态响应性能指标的定义；掌握一阶系统的响应及性能指标；了解二阶系统的暂态响应与极点之间的关系，暂态响应性能指标公式及计算，应用举例；了解控制系统的典型输入信号；掌握线性定常系统稳定的充要条件；重点掌握判断稳定性的Routh代数判据及应用，了解稳态误差的概念、定义、产生原因、类型；重点掌握给定信号作用下稳态误差的计算，掌握扰动信号作用下稳态误差的计算及减小稳态误差的方法。

●3.1系统的时域性能指标

本节内容讲述了控制系统的典型输入信号，线性定常系统的时域响应及暂态响应的性能指标。要求正确理解时域响应的性能指标、稳定性等概念。

●3.2一阶系统的时域分析

本节内容讲述了一阶系统的暂态响应；要求牢固掌握一阶系统的数学模型和典型时域响应的特点，并能熟练计算其性能指标和结构参数。

●3.3二阶系统的时域分析

本节内容讲述了二阶系统的暂态响应：暂态响应与极点之间的关系，暂态响应性能指标公式及计算，应用举例。要求牢固掌握二阶系统的数学模型和典型时域响应的特点，并能熟练计算欠阻尼时域性能指标和结构参数。

●3.4高阶系统时域分析

本节内容介绍了高阶系统的定义及阶跃响应，高阶系统的阶跃响应分析（各种响应分量与特征根的关系），主导极点与偶极子对的概念及应用。要求会用主导极点与偶极子对，把高阶系统进行降阶处理，并做相应的平稳性，快速性分析。

●3.5线性系统的稳定性分析

本节内容讲述了线性系统的稳定性：稳定的概念，线性系统稳定的充要条件，Routh—Hurwitz稳定判据（代数判据）及应用。要求正确理解线性定常系统的稳定条件，熟练应用劳斯判据判定系统的稳定性。

●3.6线性系统的稳态误差计算

本节内容讲述了控制系统的稳态性能分析：稳态误差定义、产生原因、分类，给定稳态误差和扰动稳态误差的求取（误差终值和误差级数的计算），减小稳态误差的基本方法。要求正确理解稳态误差的定义并能熟练掌握稳态误差的计算方法。理解系统的型别和静态误差系数，明确终值定理的使用条件，掌握改善系统动态性能及提高系统控制精度的措施。

第四章线性系统的根轨迹法

本章介绍的根轨迹法是一种适合于高阶系统的图解分析法。该方法简单、实用，既适用于线性定常连续系统，也适用于线性定常离散系统，是经典控制理论的基本方法之一。要求掌握绘制根轨迹的基本法则及根轨迹绘制方法；掌握控制系统的根轨迹分析方法；了解闭环极点、零点分布和控制系统性能指标之间的关系。

●4.1根轨迹法的基本概念

本节主要讲述根轨迹的基本概念，根轨迹与系统性能之间的关系，并从闭环零、极点与开环零、极点之间的关系推导出根轨迹方程。要求掌握根轨迹方程式，并应用这些条件绘制简单系统的根轨迹。

●4.2常规根轨迹的绘制法则1

本节主要讲述绘制概略根轨迹的基本法则和闭环极点的确定方法。要求掌握开环根轨迹增益变化时系统闭环根轨迹的绘制方法。

●4.3常规根轨迹的绘制法则2

本节主要讲述绘制概略根轨迹的基本法则和闭环极点的确定方法。要求掌握开环根轨迹增益变化时系统闭环根轨迹的绘制方法。

●4.4广义根轨迹及性能分析

本节主要讲述绘制参数根轨迹及附加开环零点的作用。要求明确参数根轨迹的绘制法则。注意与常规根轨迹的区别。

第五章线性系统的频域分析法

本章内容介绍的频域分析法是一种图形与计算相结合的方法，是通过系统的频率特性来分析系统性能。在工程实际中，频域分析法是一种常用的分析和设计控制系统的方法。要求掌握频率特性的基本概念，幅相频率特性图与对数频率特性图的建立；熟悉典型环节的频率特性及其Nyquist图与Bode图；掌握系统开环频率特性（Nyquist图和Bode图）的绘制；了解最小相位系统的概念；重点掌握利用实测开环幅频特性确定最小相位系统的开环传递函数的方法；重点掌握判断系统稳定性的几何判据：奈氏稳定判据和对数频率稳定判据；熟悉控制系统相角裕度、幅值裕度的基本定义和概念及计算方法；一般了解闭环幅频特性的求解方法，掌握频域性能指标及频域指标与时域指标的关系。

●5.1频率特性

本节内容讲述了频率特性：频域响应、频率特性的概念，频率特性的两种主要描述方式—幅相频率特性图（Nyquist图）和对数频率特性图（Bode图）。要求正确理解频率特性的物理意义、数学本质及定义；正确运用频率特性的定义进行分析和计算，计算系统在正弦输入下的稳态响应以及反算系统结构参数。

●5.2典型环节与开环系统的频率特性

本节内容讲述了典型环节的频率特性（包括典型环节的Nyquist图和Bode图），系统开环频率特性：Nyquist图和Bode图的绘制，最小相位系统的概念，利用实测开环幅频特性确定最小相位系统的开环传递函数。要求熟记典型环节频率特性的规律及其特征点；熟练掌握最小相位系统由对数幅频特性曲线反求传递函数的方法；熟练掌握由系统开环传递函数绘制开环极坐标图和伯德图的方法。

●5.3频域稳定判据

本节内容讲述了线性系统稳定性的几何判据：奈氏稳定判据和对数频率稳定判据，即利用幅相频率特性曲线和对数频率特性曲线进行稳定性判断。正确理解奈氏稳定判据的原理证明和判别条件。

●5.4频域稳定裕度

本节内容讲述了控制系统的相对稳定性：相角裕度、幅值裕度的概念及计算。要求熟练应用奈氏稳定判据判别系统稳定性，并能正确计算稳定裕度。

●5.5闭环系统的频域性能指标

本节内容讲述了闭环频率特性及频域性能指标：闭环频率特性，频域性能指标。要求正确理解谐振峰值、频带宽度、截止频率的概念；明确开环频域指标和时域指标的解析关系。

第六章线性系统的校正方法

本章内容讲述了系统校正的一般方法和控制系统的工程设计方法。要求了解控制系统校正的概念、校正的实质、校正的方法、校正方式；熟悉串联相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正装置及特性和PID控制器，重点掌握利用频率特性法确定串联校正装置参数的方法；掌握控制系统的工程设计方法。

●6.1校正方法与串联超前校正装置

本节内容讲述了系统校正的定义，校正的实质，校正的方法和特点及串联超前校正装置的无源及有源校正网络的电路形式、传递函数、对数频率特性曲线及幅相频率特性曲线。要求明确串联超前校正装置及特性。

●6.2频率特性校正法

本节内容讲述了系统校正的定义，校正的实质，校正的方法和特点及串联超前校正装置的无源及有源校正网络的电路形式、传递函数、对数频率特性曲线及幅相频率特性曲线。要求明确串联超前校正装置及特性。 本节内容讲述了利用频率特性法确定串联校正装置，PID控制器。要求掌握超前、滞后等串联校正的特点及其对系统的作用和校正设计方法，以及PID控制器的特点。

第七章线性离散系统的分析

本章内容讲述了采样控制系统分析的理论基础，主要讨论信号的采样和复现，Z变换和离散系统的数学模型（差分方程和脉冲传递函数），分析离散系统的动态，稳态性能。要求了解采样控制系统的基本概念、采样过程；掌握采样定理的内容和零阶保持器；熟悉Z变换和Z反变换的计算方法；掌握求解采样控制系统数学模型：差分方程及Z脉冲传递函数的方法；掌握离散系统的稳定性，求取稳态误差的方法。

●7.1信号的采样与保持

本节介绍采样过程，香农采样定理和信号的保持。要求掌握采样定理的内容和零阶保持器；理解采样过程。

●7.2Z变换理论

本节介绍Z变换和Z反变换的方法。要求熟悉Z变换和Z反变换的计算方法。

●7.3离散系统的数学模型

本节介绍离散系统数学模型-差分方程和脉冲传递函数，要求掌握求解差分方程的方法，掌握求解脉冲传递函数的方法。

●7.4离散系统的稳定性及稳态误差

本节介绍判断离散系统稳定性充分必要条件，w变换和劳斯稳定判据。要求掌握判断离散系统的稳定性，求取稳态误差的方法