本书以MATLAB语言为仿真平台，系统地介绍了控制系统建模、分析与设计的基本概念、原理和方法，全书共分七章，主要包括：控制系统的数学模型，线性系统的时域分析与仿真，根轨迹法，线性系统的频域分析与仿真，控制系统的校正与仿真，数字控制系统等。为了帮助读者进一步掌握本书内容，以实际机器人案例为引导，详细阐述机器人控制系统分析、设计及仿真的方法。同时提供了一定数量的习题，以帮助读者加深对基本概念的理解和掌握。

本书可作为机器人工程、自动化、电子信息工程、机械电子工程等本科专业“自动控制理论”课程教材，也可作为高年级学生“控制系统CAD与仿真”专业课程使用教材。还适用于机械控制工程、机器人控制等相关课程的辅助教材，并适用于现代产业学院授课，也可作为工程技术人员的参考用书。

前辅文
第一章 机器人控制系统概论
  1.1 自动控制系统
   1.1.1 自动控制的发展史
   1.1.2 基本控制方式
   1.1.3 自动控制系统的分类
   1.1.4 控制系统的组成及基本要求
  1.2 机器人技术
   1.2.1 机器人的发展史
   1.2.2 智能机器人
   1.2.3 机器人分类
  1.3 控制系统仿真技术
   1.3.1 仿真技术的发展史
   1.3.2 MATLAB仿真软件的发展历程
   1.3.3 控制系统MATLAB仿真步骤
  1.4 控制系统分析设计工具箱
   1.4.1 线性时不变系统浏览器——LTI Viewer
   1.4.2 单输入单输出系统设计工具——SISO Design Tool
  1.5 机器人工具箱
   1.5.1 机器人工具箱简介
   1.5.2 机械臂式机器人
   1.5.3 移动机器人
  本章小结
  习题
第二章 控制系统的数学模型
  2.1 控制系统的微分方程
  2.2 传递函数及MATLAB建模
   2.2.1 传递函数
   2.2.2 传递函数的MATLAB模型
   2.2.3 典型环节的传递函数
  2.3 方框图及Simulink建模仿真
   2.3.1 方框图的构成
   2.3.2 方框图的绘制
   2.3.3 方框图的等效变换
   2.3.4 控制系统的传递函数
   2.3.5 方框图的简化
   2.3.6 Simulink建模与仿真
  2.4 脉冲响应
   2.4.1 理想单位脉冲函数的定义及性质
   2.4.2 脉冲响应函数与系统传递函数的关系
  2.5 机器人控制系统建模实例
   2.5.1 一级倒立摆机器人系统的传递函数模型建立
   2.5.2 机械手独立关节控制系统的传递函数模型建立
  本章小结
  习题
第三章 线性系统的时域分析与仿真
  3.1 典型输入信号
  3.2 一阶系统的时域分析及仿真
   3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应
   3.2.2 一阶系统的时域响应分析
   3.2.3 一阶系统的MATLAB时域响应仿真
  3.3 二阶系统的时域分析及仿真
   3.3.1 二阶系统的标准形式
   3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
   3.3.3 二阶系统的MATLAB时域响应仿真
  3.4 系统动态性能指标
   3.4.1 控制系统的时域性能指标及MATLAB仿真
   3.4.2 二阶系统欠阻尼状态动态性能指标
   3.4.3 二阶系统性能指标计算及MATLAB仿真
  3.5 高阶系统的时域分析及仿真
   3.5.1 闭环主导极点
   3.5.2 三阶系统的MATLAB时域响应仿真
  3.6 线性系统的稳定性与稳定判据
   3.6.1 稳定的概念和定义
   3.6.2 线性定常系统稳定的条件
   3.6.3 劳斯稳定判据及MATLAB仿真
  3.7 反馈系统的稳态误差
   3.7.1 反馈系统的误差与偏差
   3.7.2 反馈系统的稳态误差及其计算
   3.7.3 消除系统稳态误差的措施
   3.7.4 开环增益与稳态误差的MATLAB仿真
  3.8 机器人控制系统时域分析与仿真实例
   3.8.1 一级倒立摆机器人系统的时域分析
   3.8.2 机械手关节控制系统的时域分析
  本章小结
  习题
第四章 根轨迹法
  4.1 根轨迹方程
  4.2 绘制根轨迹的基本规则
   4.2.1 绘制180°根轨迹的基本规则
   4.2.2 MATLAB的根轨迹绘制
   4.2.3 绘制0°根轨迹的基本规则
  4.3 机器人系统根轨迹分析与仿真实例
   4.3.1 一级倒立摆机器人系统根轨迹分析与仿真
   4.3.2 机械手关节控制系统根轨迹分析与仿真
  本章小结
  习题
第五章 线性系统的频域分析与仿真
  5.1 频率特性
   5.1.1 频率响应
   5.1.2 频率特性
  5.2 开环系统的伯德图与仿真
   5.2.1 伯德图
   5.2.2 典型环节的伯德图
   5.2.3 开环系统的伯德图
   5.2.4 最小相位系统
   5.2.5 用MATLAB绘制系统的伯德图
  5.3 频域稳定性分析与仿真
   5.3.1 开环系统的Nyquist图
   5.3.2 用MATLAB绘制系统的Nyquist图
   5.3.3 Nyquist稳定判据与仿真
  5.4 控制系统的相对稳定性与仿真
   5.4.1 频域性能指标
   5.4.2 用MATLAB计算频域指标
  5.5 频域指标与时域指标的关系
   5.5.1 闭环系统的频率特性
   5.5.2 控制系统的性能指标
   5.5.3 系统时域指标和频域指标的关系
   5.5.4 系统稳态指标和对数幅频特性的关系
  5.6 机器人控制系统频域分析与仿真实例
   5.6.1 一级倒立摆机器人系统频域分析
   5.6.2 机械手关节控制系统频域分析
  本章小结
  习题
第六章 控制系统的校正与仿真
  6.1 系统校正的概念
  6.2 超前校正
   6.2.1 超前校正控制器的特性
   6.2.2 超前校正参数的确定
   6.2.3 伯德图法超前校正控制器设计与仿真
  6.3 滞后校正
   6.3.1 滞后校正控制器的特性
   6.3.2 滞后校正参数的确定
   6.3.3 伯德图法滞后校正控制器设计与仿真
  6.4 滞后-超前校正
   6.4.1 滞后-超前校正控制器的特性
   6.4.2 滞后-超前校正参数的确定
   6.4.3 伯德图法滞后-超前校正控制器设计与仿真
  6.5 期望特性校正
   6.5.1 期望特性校正的特性
   6.5.2 期望特性校正参数的确定
   6.5.3 典型最佳模型
  6.6 反馈校正
   6.6.1 反馈校正的特性
   6.6.2 反馈校正参数的确定
   6.6.3 伯德图法反馈校正控制器设计与仿真
  6.7 前馈校正
   6.7.1 按扰动补偿的前馈校正
   6.7.2 按输入补偿的前馈校正
   6.7.3 前馈校正的误差和稳定性分析
  6.8 PID控制与仿真
   6.8.1 比例（P）控制
   6.8.2 比例-微分（PD）控制
   6.8.3 比例-积分（PI）控制
   6.8.4 比例-积分-微分（PID）控制
   *6.8.5 齐格勒-尼柯尔斯（Ziegler-Nichols）整定法则
  6.9 机器人控制系统设计与仿真实例
   6.9.1 一级倒立摆机器人双闭环控制系统设计与仿真
   6.9.2 机械手关节双闭环控制系统设计与仿真
  本章小结
  习题
第七章 数字控制系统
  7.1 采样与保持
   7.1.1 采样过程
   7.1.2 采样定理
   7.1.3 零阶保持器
  7.2 z变换
   7.2.1 z变换的定义
   7.2.2 z变换的计算方法与仿真
   7.2.3 z变换的基本性质
   7.2.4 z反变换与仿真
  7.3 脉冲传递函数
   7.3.1 脉冲传递函数定义
   7.3.2 开环系统的脉冲传递函数
   7.3.3 闭环系统的脉冲传递函数
  7.4 数字控制系统的时域分析与仿真
   7.4.1 数字控制系统的时域响应
   7.4.2 数字控制系统的动态性能指标与仿真
   7.4.3 数字控制系统的稳定性与仿真
   7.4.4 数字控制系统的稳态误差与仿真
  7.5 数字控制系统设计与仿真
   7.5.1 数字控制系统的连续化设计与仿真
   7.5.2 数字控制器的离散化设计
   7.5.3 最少拍系统设计与仿真
  7.6 机器人数字控制系统设计与仿真实例
   7.6.1 一级倒立摆数字控制系统设计与仿真
   7.6.2 机械手关节数字控制系统设计与仿真
  本章小结
  习题
附录A：拉氏变换表
附录B：z变换表
附录C：控制系统工具箱
附录D：LTI Viewer浏览器
附录E：SISO Design Tool工具
附录F：机器人工具箱
参考文献