本书将理论知识讲解与工业应用分析相结合，让学生掌握经典控制理论的时域、频域分析法；了解线性系统的状态空间表达，Lyapunov稳定性分析方法；掌握计算机控制系统中的常规及复杂控制技术；在了解物联网关键技术的基础上，学习控制技术在物联网中的应用。通过本书的学习，学生获得自动控制的基本原理、基本知识和基本分析方法，正确理解和运用自动控制的相关理论，掌握一套比较完整的系统分析、设计和计算方法，并具备一定的实验技能，不仅为后续课程的学习奠定基础，而且直接为解决实际控制问题提供理论和方法。

前言
绪论1
第1部分经典控制理论
第1章自动控制系统的基本概念13
11引言13
12开环控制系统与闭环控制系统14
121基本概念14
122自动控制系统结构框图15
123开环控制系统与闭环控制
系统17
13对闭环控制系统的基本要求19
131基本概念19
132对控制系统的基本要求19
133自动控制系统的类型21
习题23
第2章自动控制系统的数学模型24
21数学模型及建模的基本概念24
211动态微分方程的编写25
212非线性系统(数模)的线
性化27
213运动方程无量纲化27
214典型系统微分方程的列写28
22传递函数29
23典型环节传递函数分析31
231比例环节(放大环节)32
232惯性环节32
233积分环节33
234微分环节34
235振荡环节35
236延迟环节36
24环节的连接方式36
241串联36
242并联37
243反馈37
习题39
第3章控制系统的时域分析40
31时域分析法介绍40
32时域性能指标40
321系统的动态和稳态性能指标41
322典型输入信号41
323脉冲响应函数42
33一阶系统的动态响应42
331单位阶跃响应43
332单位斜坡响应43
333单位脉冲响应43
334单位阶跃、单位斜坡、单位
脉冲响应的关系43
34二阶系统的动态响应44
341二阶系统的数学模型44
342欠阻尼情况下二阶系统的动
态性能指标的计算47
343改善二阶系统性能的措施49
35高阶系统的动态响应和简化分析49
36自动控制系统的稳定性分析及代数
判据50
361稳定性的基本概念50
362控制系统稳定的充分必要条件50
363系统稳定性代数判据51
37控制系统的稳态误差分析56
371系统稳态误差的概念56
372控制系统按开环结构中积分
环节数分类59
373给定值输入下的稳态误差
计算59
374扰动输入下稳态误差的计算63
习题64
第4章控制系统的频域分析66
41频率特性的基本概念66
411频域分析法的基本思想66
412频域分析法的特点66
413频率特性的定义67
42频率特性的表示方法68
421频率特性的解析式方法68
422频率特性的图示方法69
43典型环节的频率特性70
431比例环节70
432积分环节71
433微分环节72
434惯性环节73
435振荡环节74
436延时环节76
44控制系统的开环频率特性77
441开环频率特性的极坐标图77
442开环频率特性的对数频率特
性图78
45控制系统的稳定性分析79
451奈奎斯特判据的优点79
452奈奎斯特判据的理论依据79
453奈奎斯特判据80
454相对稳定性81
46频域分析法中的系统性能指标83
461静态性能指标在奈奎斯特曲线
或伯德曲线上的呈现形式83
462控制系统的动态频域指标83
463频域指标的计算83
习题87
第5章控制系统的校正方法88
51校正的基本概念88
511控制系统的校正及其思路88
512设计指标89
513控制系统设计的结构及特点89
514系统校正的方法90
52串联校正典型环节特性91
521超前校正环节特性91
522滞后校正环节特性91
523滞后超前校正环节特性92
53用频域法设计串联校正环节92
531希望的开环频率特性92
532串联超前校正的一般步骤92
习题94
第2部分现代控制理论
第6章系统描述95
61状态空间表达式95
611能控标准形96
612能观测标准形97
613对角线标准形98
614Jordan标准形98
62线性时不变系统的特征结构99
621系统矩阵A的特征值99
622n维系统矩阵的对角线化100
623特征值的不变性102
624状态变量组的非唯一性102
63系统模型之间的相互变换103
631传递函数系统的状态空间表
达式103
632由状态空间表达式到传递函
数的变换104
习题106
第7章线性多变量系统的运动
分析108
71线性系统状态方程的解108
72状态转移矩阵的性质109
73向量矩阵分析中的若干结果110
731凯莱哈密尔顿定理110
732最小多项式111
74矩阵指数函数eAt的计算111
741方法一：直接计算法(矩阵
指数函数)112
742方法二：对角线标准形与
Jordan标准形法112
743方法三：拉氏变换法113
744方法四：化eAt为A的有限
项法114
习题116
第8章Lyapunov稳定性分析117
81引言117
82Lyapunov意义下的稳定性问题117
821平衡状态、给定运动与扰动
方程的原点118
822Lyapunov意义下的稳定性
定义118
823预备知识120
83Lyapunov稳定性理论122
831Lyapunov第一法122
832Lyapunov第二法123
833线性系统的稳定性与非线性
系统的稳定性比较126
84线性定常系统的Lyapunov稳定性
分析126
习题130
第9章线性多变量系统的综合
与设计132
91引言132
911问题的提法132
912性能指标的类型133
913研究综合问题的主要内容133
914工程实现中的一些理论问题134
92极点配置问题134
921问题的提法134
922可配置条件135
923极点配置的算法138
924低阶系统的极点配置问题139
习题139
第3部分计算机控制系统
第10章计算机控制系统概述140
101计算机控制系统的组成140
102计算机控制系统的特点141
103计算机控制系统的典型形式142
104计算机控制系统的发展方式144
习题144
第11章常规及复杂控制技术145
111数字控制器的连续化设计技术145
112PID控制148
1121PID控制算法148
1122数字PID控制算法的改进150
1123数字PID控制参数整定153
113纯滞后系统控制155
1131大林算法156
1132史密斯预估算法158
114最少拍控制1601141史密斯预估算法160
1142最少拍控制器设计161
1143最少拍无纹波控制163
习题163
第12章分散性测控网络技术165
121分散控制系统165
122现场总线控制系统167
123计算机集成制造系统167
习题170
第13章计算机控制系统的设计
与实施171
131计算机控制系统的设计
原则171
132计算机控制系统的设计
步骤173
习题175
第4部分无线传感器网络中的控制技术
第14章无线传感器网络中的
控制技术176
141无线传感器网络概述176
1411无线传感器网络体系结构176
1412无线传感器网络的特征177
142无线传感器网络中的路由控制
技术178
1421路由协议的分类179
1422能量感知路由协议180
1423基于查询的路由协议181
1424地理位置路由184
1425基于服务质量的路由协议186
143无线传感器网络的链路层技术188
1431无线传感器网络MAC协议188
1432基于时分复用的MAC协议193
144定位跟踪控制技术195
1441定位技术概述195
1442节点位置计算的常见方法195
1443定位算法分类197
145目标跟踪控制208
146覆盖控制212
1461虚拟势场力方法213
1462粒子群方法214
147移动传感网动态建模和控制
技术218
习题221
第5部分网络控制系统
第15章网络控制系统222
151网络控制系统概述222
152网络控制系统概念和结构223
153网络控制系统的时序226
1531采样速率分析226
1532延迟与抖动分析226
1533NCSs的节点驱动方式226
154网络控制系统模型227
1541NCSs中的基本假设227
1542连续系统模型227
1543离散系统模型228
1544混合系统模型231
1545有数据包丢失时NCSs的
模型231
1546时滞系统模型232
1547其他模型232
155通信约束下的网络控制系统稳
定性分析233
1551网络控制系统稳定的通信
约束233
1552量化反馈系统的稳定性分析233
1553基于状态观测的量化反馈稳
定性分析236
156网络控制系统控制器设计238
1561控制器设计方法238
1562随机最优控制技术238
1563增广确定控制技术239
1564基于QoS的控制方法240
1565鲁棒控制方法240
1566其他控制方法241
习题241
参考文献242