本书以Python程序设计语言为工具，通过Python编程实例，详细介绍了控制系统的建模与仿真方法，为控制系统的分析和设计提供了先进的技术手段。
本书首先介绍了Python程序设计的基础知识，包括Python程序设计语言的基本语法规则、Python控制系统库的常用功能和Python集成开发环境的基本使用方法。在系统建模方面，主要论述了控制系统微分方程的建立、控制系统传递函数的建立和传递函数的Python编程实现方法。在系统仿真方面，主要论述了控制系统的时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法的基本理论和Python编程仿真方法。在系统设计方面，主要论述了闭环系统的串联校正技术和Python编程计算方法。
本书各章之间的内容既相互联系又相对独立，读者可以根据需要进行选择性阅读。本书的主要特点是：编写体系符合学习规律，内容精练，重点突出；强调基本概念、基本原理和Python编程仿真的掌握与应用；Python程序包含注释说明和运行结果，图文并茂，使抽象的理论变得生动形象；论述由浅入深，注重实例分析，便于读者自学。
本书是学习自动控制理论的好帮手，适合相关领域的技术人员参考使用，也可作为学习自动控制理论和Python编程仿真的教材使用。
第1章Python程序设计基础 001
1.1Python概述 002
1.2Python程序设计语言的基本语法规则 002
1.2.1Python的程序注释 002
1.2.2Python的程序变量 003
1.2.3Python的数据类型 003
1.2.4Python的运算符 004
1.2.5Python的控制结构 005
1.2.6Python的函数 007
1.2.7Python的模块和包 008
1.2.8Python的文件操作 010
1.2.9Python的异常处理 011
1.2.10Python的常用库 013
1.2.11Python的面向对象编程 014
1.2.12Python的常用技巧 016
1.2.13Python的项目编程举例 017
1.3Python控制系统库的常用功能介绍 018
1.3.1Python控制系统库概述 018
1.3.2Python控制系统库的安装和使用 018
1.3.3Python控制系统库的常用函数 019
1.4Python集成开发环境的基本使用方法 020
1.4.1Anaconda的安装与使用 020
1.4.2PyCharm的安装与使用 024
第2章控制系统的数学模型 025
2.1控制理论概述 026
2.2控制系统的微分方程 026
2.2.1建立微分方程的一般步骤 027
2.2.2控制系统的典型微分方程 027
2.2.3采用Python求解微分方程 037
2.3控制系统的传递函数 041
2.3.1传递函数的基本概念 041
2.3.2典型环节的传递函数 043
2.3.3传递函数方块图 044
2.3.4典型反馈系统的传递函数 046
2.4传递函数的Python实现 048
2.4.1传递函数的多项式表示 048
2.4.2传递函数的零点极点表示 050
2.4.3传递函数的连接与简化 050
第3章控制系统的时域分析法 052
3.1时域分析法的基本概念 053
3.2一阶系统的时间响应 054
3.2.1一阶系统的数学模型 054
3.2.2一阶系统的单位阶跃响应 055
3.2.3一阶系统的单位脉冲响应 057
3.2.4一阶系统的单位速度响应 058
3.2.5一阶系统的单位加速度响应 058
3.2.6线性定常系统时间响应的性质 059
3.3二阶系统的时间响应 061
3.3.1二阶系统的数学模型 061
3.3.2二阶系统的单位阶跃响应 066
3.3.3二阶系统的单位脉冲响应 071
3.3.4二阶系统的单位速度响应 073
3.4高阶系统的时间响应 077
3.4.1高阶系统的单位阶跃响应 077
3.4.2主导极点和偶极子 078
3.5控制系统的动态性能分析 079
3.5.1控制系统的时域动态性能指标定义 079
3.5.2二阶系统的时域动态性能指标计算 080
3.6控制系统的稳态性能分析 085
3.6.1稳态误差的基本概念 085
3.6.2稳态误差的计算 087
3.6.3稳态误差系数 088
3.6.4扰动引起的稳态误差 095
3.7控制系统的稳定性分析 097
3.7.1稳定性的概念 097
3.7.2控制系统稳定的条件 098
3.8时域分析法的Python仿真 099
3.8.1时间响应分析 099
3.8.2稳定性分析 110
第4章控制系统的根轨迹分析法 115
4.1根轨迹分析法的基本原理 116
4.1.1根轨迹的定义 116
4.1.2根轨迹方程 117
4.1.3根轨迹的绘制法则 119
4.1.4根轨迹与系统性能的关系 120
4.1.5根轨迹的改造 121
4.2根轨迹分析法的Python仿真 121
4.2.1根轨迹的绘制 121
4.2.2利用根轨迹分析系统的稳定性 123
4.2.3利用根轨迹分析系统的时域性能 129
第5章控制系统的频域分析法 131
5.1频率特性的基本概念 132
5.1.1频率特性的定义 132
5.1.2频率特性的性质 137
5.1.3频率特性的表示方法 138
5.2频率特性的极坐标图 141
5.2.1极坐标图概述 141
5.2.2典型环节的极坐标图 143
5.2.3一般系统的极坐标图 154
5.3频率特性的对数坐标图 161
5.3.1对数坐标图概述 161
5.3.2典型环节的对数坐标图 165
5.3.3一般系统的对数坐标图 181
5.4最小相位系统 185
5.4.1最小相位系统的定义 185
5.4.2最小相位系统的特点 186
5.5传递函数的实验确定方法 187
5.5.1频率特性的实验测量方法 187
5.5.2根据频率特性确定传递函数的步骤 188
5.6闭环系统的开环频率特性 191
5.6.1开环频率特性的定义 191
5.6.2根据开环频率特性近似分析闭环频率特性 193
5.7用频率特性分析系统的稳定性 196
5.7.1奈奎斯特稳定性判据 196
5.7.2开环稳定系统的对数频率稳定性判据 196
5.7.3稳定裕度与系统的相对稳定性 197
5.8频域分析法的Python仿真 199
5.8.1频率特性的奈奎斯特图和伯德图 199
5.8.2控制系统的稳定性分析 205
第6章控制系统的校正技术 212
6.1控制系统设计与校正概述 213
6.1.1控制系统的设计原则 213
6.1.2控制系统的校正方式 213
6.2闭环系统的串联校正 214
6.2.1相位超前校正 214
6.2.2相位滞后校正 221
6.2.3相位滞后-超前校正 224
6.2.4串联校正方式的特性比较和总结 225
6.3频域法校正设计 225
6.3.1超前校正设计方法 226
6.3.2滞后校正设计方法 230
参考文献 234
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