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第一章绪论
课程的学科背景、控制理论的发展、自动控制的基本概念、控制系统的组成、负反馈原理、基本控制方式、对控制系统的基本要求等。其中负反馈控制原理是重点也是难点。
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●1.1绪论
课程特点；控制理论发展简史及控制应用实例；课程教学主线
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●1.2自控系统的一般概念
介绍控制的基本概念；通过水位控制系统介绍控制系统的基本组成及要素；提出人工控制与自动控制（无人控制）的基本实质
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●1.3自动控制的基本方式
以水位控制系统为例介绍自动控制的基本方式：开环控制和闭环控制。对比两种控制方式的特点以及区别，强调反馈（正、负反馈）的思想。
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●1.4闭环控制系统的组成和基本术语
工业过程控制中控制装置的基本组成及作用；由固有部分和附加校正装置所组成的闭环控制系统的完整结构；控制系统的基本术语
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●1.5自动控制系统的分类
自动控制系统的基本分类方式及主要应用实例，强调本课程的主要对象——线性连续定常系统
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第二章控制系统的数学模型
了解控制系统的几种数学模型的形式、特点及各自的局限性，掌握建模的方法。教学重点与难点：系统微分方程的建立和用拉氏变换求解微分方程的方法；传递函数的概念、定义和性质；结构图的等效变换；信号流图与梅逊公式。
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●2.1线性系统的微分方程
数学模型的概念和分类、建模方法；线性系统的定义和特性（叠加原理）；实例分析——RC充电网络、机械位移系统的微分方程
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●2.2非线性特性的线性化
非线性系统数学模型的特点；非线性系统线性化的数学方法之一——微偏法的原理及意义； 非线性系统线性化的实例
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●2.3传递函数的定义和性质
用拉氏变换法求解线性微分方程的过程；引出传递函数的定义及表达方式；总结传递函数的性质
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●2.4传递函数的求解方法
举例说明系统传递函数的常用求解方法——利用传递函数的定义从微分方程求解传递函数；利用复阻抗的概念求解传递函数
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●2.5典型环节及其传递函数
详细分析8种典型环节的传递函数及其实例；强调三对镜像对称环节的概念及特点；线性系统的基本控制规律
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●2.6结构图（方框图）的组成及绘制
方框图的概念和实质；组成方框图的四种基本要素；用实例讲解系统方框图的绘制方法和过程
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●2.7结构图的等效变换
由求解方程组的联立消元法引出系统结构简化的实质； 介绍系统结构图的三种基本连接——串联、并联、反馈及其等效变换法则/解开交叉连接的关键——综合点及引出点的前后移动法则；同类点的简单交换、合并及拆分
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●2.8结构图等效变换的应用实例
用实例讲解结构图等效变换法则的具体应用；重点突出解开交叉连接的关键
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●2.9信号流图的概念及性质
与方框图对比，介绍信号流图的概念和实质；总结信号流图的性质；介绍信号流图的基本术语，为梅逊增益公式的学习打下基础
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●2.10信号流图的绘制
用实例讲解信号流图的绘制方法和过程；如何将方框图转化成信号流图
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●2.11梅逊公式及其应用
梅逊增益公式的具体内容（详解公式中每个元素的具体含义及表达方式）；用实例讲解梅逊增益公式的具体应用方法/用实例讲解梅逊增益公式的具体应用方法，突出系统回路及前向通道的复杂性/用实例讲解用梅逊增益公式求解系统闭环传递函数的具体方法，突出梅逊增益公式的意义及作用。
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●2.12反馈控制系统的传递函数
应用叠加原理，用结构图等效变换法则或梅逊公式求解反馈系统闭环传递函数；分析开环传函和闭环传函的关系，突出反馈环节的作用
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第三章时域分析法
时域分析法是控制理论的核心，是本课程的重点。本章教学重点与难点：一阶和二阶系统的数学模型和典型响应特点，一阶和欠阻尼二阶系统动态性能的计算方法；系统稳定性概念及稳定的充要条件，劳斯判据及其应用；稳态误差的概念及稳态误差的计算方法。
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●3.1典型输入信号
列举常用的典型输入信号，详细分析其特性，对比各种信号的应用范围；强调单位信号的概念
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●3.2典型的时间响应
分析系统时间响应的两种分解情况，说明时域分析法的实质和核心内容。
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●3.3系统性能指标
概括介绍系统性能指标的定性描述方法；重点详细介绍各个动态性能指标的定性表达方法；简单介绍稳态性能指标的含义
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●3.4一阶系统的时域分析
一阶系统的数学模型（电路实例、方框图、开环传函及闭环传函）及在三种典型输入作用下的时间响应；一阶系统的性能指标（突出结构参数与性能指标的关系）
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●3.5二阶系统的数学模型及极点分布
典型二阶系统的数学模型（电路实例、方框图、开环传函及闭环传函）（突出两个结构参数）；二阶系统在不同阻尼比ξ下的极点分布规律
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●3.6二阶系统的单位阶跃响应
分析不同阻尼比ξ下典型二阶系统的单位阶跃响应特点；重点分析欠阻尼状态的时间响应，强调阻尼比对时间响应的影响
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●3.7欠阻尼二阶系统的动态性能指标
详细介绍欠阻尼状态下二阶系统的动态性能指标的定量估算公式；强调超调量与阻尼比的单值对应关系；实例详解系统的动态性能指标的计算，突出动态性能指标与结构参数的关系
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●3.8二阶系统动态性能的改善
介绍用比例微分控制和测速反馈控制改善二阶系统瞬态性能的原理和方法
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●3.9二阶系统的时域分析实例
多个实例详解用时域分析法分析系统性能的具体过程和方法；突出动态性能指标与系统结构的关系
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●3.10高阶系统的时域分析
高阶系统的数学模型和单位阶跃响应；用主导极点法简化高阶系统的性能分析。
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●3.11系统稳定的概念及充要条件
系统稳定的概念及定义（平衡状态稳定性及运动稳定性）；系统稳定的充分必要条件
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●3.12劳斯稳定判据
系统稳定的必要条件；劳斯稳定判据的具体内容
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●3.13劳斯判据的应用
应用系统稳定的必要条件判别系统稳定性；劳斯判据的应用之一——可变参数取值对系统稳定性的影响/劳斯判据的应用之二——确定系统的相对稳定性
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●3.14劳斯判据特殊情况的处理
劳斯判据应用中两种特殊情况的实质及具体的处理办法
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●3.15稳态误差的定义及其计算
误差及稳态误差的定义；用拉普拉斯变换的终值定理计算稳态误差的具体公式，强调终值定理的应用条件
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●3.16静态误差系数
从稳态误差的终值定理计算式分析稳态误差域系统结构之间的关系，介绍系统的类型；介绍静态误差系数的定义；计算三种常用类型系统的静态误差系数，对比其取值特征
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●3.17典型输入下的稳态误差
运用静态误差系数计算三种常用类型系统在三种典型输入下的稳态误差，对比其取值特征，总结稳态误差与系统结构及输入信号之间的关系及其内在规律
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●3.18改善稳态精度的方法
从稳态误差的定义及计算方法中分析减小稳态误差、改善系统稳态精度的方法。
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第四章根轨迹分析法
详细介绍根轨迹法这种系统分析的图解法。教学重点与难点：根轨迹的概念及根轨迹方程的意义；常规根轨迹（即K*根轨迹）的绘制法则；根据根轨迹定性分析系统性能的等值线法；简单介绍零度根轨迹和非K*参量根轨迹。
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●4.1根轨迹的概念和绘制条件
根轨迹的概念及定义；根轨迹方程（相角条件和幅值条件）
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●4.2根轨迹的绘制法则
根轨迹的绘制法则1：根轨迹的起点、终点、分支数；绘制法则2：对称性；绘制法则3：实轴上的根轨迹；法则4：根轨迹渐近线;根轨迹的绘制法则5：根轨迹的分离点及分离角；绘制法则6：根轨迹的起始角（出射角）与终止角（入射角）;根轨迹的绘制法则7：根轨迹与虚轴的交点；绘制法则8：闭环极点之和
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●4.3根轨迹的绘制实例
详细分解运用根轨迹的绘制法则绘制系统根轨迹的实例，不涉及法则6的内容，即系统不含复数开环极零点/详细分解运用根轨迹的绘制法则绘制系统根轨迹的实例，涉及法则6的内容，系统含有复数开环极零点
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●4.4典型极零点分布及其根轨迹图
根轨迹形状与系统极零点的典型分布之间的关系；条件稳定系统的概念及其根轨迹
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●4.5根轨迹分析
从根轨迹图分析开环增益的变化对系统动态响应的影响；总结闭环零极点对系统动态响应的影响/根轨迹上的等值线的概念及作用；运用等值线确定主导极点的方法；
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●4.6参量根轨迹
参量根轨迹的概念；对系统闭环特征方程进行等效变换后，根据等效开环传函运用常规根轨迹的绘制方法绘制系统的参量根轨迹
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●4.7零度根轨迹
零度根轨迹的概念及绘制方法（有3条绘制法则相较于常规根轨迹绘制法则有变化）
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第五章频域分析法
频域分析法是依据系统的又一数学模型——频率特性，在复频域内运用图解评价系统性能的一种工程方法。通过本章的学习，掌握频率特性的概念及图象表示法，以及运用频域分析法对系统动态过程进行定性分析和定量估算的方法。教学重点与难点：频率特性的定义及典型环节的频率特性，开环系统的极坐标曲线和Bode图的绘制；奈奎斯特稳定判据及其应用；相对稳定性的概念及其计算；简单介绍闭环频域指标
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●5.1频率特性的概念
从RC网络在正弦输入下的输出响应引出频率特性的概念，再推广到任意的线性定常系统。分析微分方程、传递函数、频率特性这三种数学模型之间的联系
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●5.2频率特性的图示方法
介绍频率特性常用的几何表示法。重点是极坐标图和Bode图的坐标特点，尤其是对数坐标与线性坐标的区别
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●5.3比例环节的频率特性
比例环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征
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●5.4纯积分环节的频率特性
纯积分环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征
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●5.5纯微分环节的频率特性
纯微分环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征；与纯积分环节的镜像对称性
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●5.6惯性环节的频率特性
惯性环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征；重点突出用分段直线近似表达的折线Bode图——对数幅频特性曲线
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●5.7一阶微分环节的频率特性
一阶微分环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征；
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●5.8振荡环节的频率特性
与惯性环节的镜像对称性
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●5.9二阶微分环节的频率特性
振荡环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征；重点突出用分段直线近似表达的折线Bode图——对数幅频特性曲线
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●5.10延迟环节的频率特性
二阶微分环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征；与振荡环节的镜像对称性
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●5.11系统的开环极坐标图
延迟环节的传递函数到频率特性的变换；极坐标图和Bode图的特征
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●5.12系统的开环对数坐标图（Bode图）
系统概略幅相曲线（极坐标图）的绘制方法，强调复向量的变化；重点介绍常用的各型系统的极坐标曲线特征，尤其是起点终点以及与坐标轴的交点的特征/分析开环系统传递函数与频率特性的特征以及在对数坐标上的代数叠加效果，学习开环系统Bode图的绘制方法，强调用分段直线表示对数幅频特性曲线/最小相位系统与非最小相位系统的概念及特点；最小相位系统的数学模型之间的内在关系
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●5.13奈奎斯特稳定判据的数学基础
奈奎斯特稳定判据的数学基础——辅助函数和幅角原理的概念及证明
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●5.14奈奎斯特判据及其应用
奈奎斯特判据的具体内容及其在极坐标曲线上的应用；强调开环系统含有积分环节时辅助线的特点及作用
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●5.15奈奎斯特判据在Bode图上的应用
在极坐标曲线和Bode图上定义正负穿越；奈奎斯特判据在Bode图上的应用；强调当开环系统含有积分环节时在Bode图上画辅助线的方法
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●5.16相对稳定性的概念及定义
相对稳定性的概念；幅值裕度、相角裕度的定义；幅值裕度、相角裕度在极坐标图和Bode图上的表示
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●5.17相对稳定性计算
Bode图上幅值裕度、相角裕度的计算
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●5.18相对稳定性分析
相对稳定性与系统性能指标的关系；从相对稳定性的角度分析系统的稳定性和动态性能
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●5.19闭环频率特性分析
闭环频率特性的定义及特性；总结系统的频域指标；频域指标与时域指标的关系
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第六章线性系统的校正
线性系统综合校正的基本思想和具体方法。教学重点：校正的基本概念；校正装置的特性和作用；频率法串联校正的设计方法，根轨迹法校正的基本原理；简介频率法反馈校正。
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●6.1系统校正的基本概念
校正的基本概念；系统的性能指标与带宽对校正的作用；校正的基本方式
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●6.2常用校正装置及其特性
常用的三种无源校正装置的电路形式、传递函数、对数频域特性及零极点分布图（包括相位超前、相位滞后、相位滞后-超前校正装置）
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●6.3频域法串联校正
从原理上分析论证频域法串联校正的实质和具体方法，用实例详解用期望特性法进行串联校正的具体过程
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●6.4频域法反馈校正
从原理上分析论证频域法反馈校正的实质和具体方法，突出反馈校正装置的具体作用
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●6.5根轨迹校正原理
通过校正装置所带来的附加开环零点极点对根轨迹产生的影响，从原理上来综合分析引入附加的串联校正装置对系统性能产生的具体影响。
