控制工程基础（第3版）

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本教材是在董景新、赵长德等编著的《控制工程基础（第2版）》的基础上，引入近年来相关内容的发展重新编写的，主要面向机械类、仪器类及其他非控制专业本科生，被列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。主要内容包括控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算、控制系统的综合与校正、根轨迹法、控制系统的非线性问题、计算机控制系统。该教材突出机械运动作为主要控制对象，并对其数学模型和分析综合重点作了介绍；着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明，并简化或略去了与机电工程距离较远、较艰深的严格数学推导内容；引入和编写了较多的例题和习题，便于自学。本教材融入了有关的机电一体化新技术和新分析方法，可供相关领域的科技人员参考。同时，为了配合本教材的使用，还制作了《控制工程基础实验指导》、教师用《控制工程基础习题解》和多媒体课件，以供选用。

1 概论

1.1 控制理论在工程中的应用和发展

1.2 自动控制系统的基本概念

1.3 控制理论在机械制造工业中的应用

1.4 课程主要内容及学时安排

例题及习题

2 控制系统的动态数学模型

2.1 基本环节数学模型

2.2 数学模型的线性化

2.3 拉氏变换及反变换

2.4 传递函数以及典型环节的传递函数

2.5 系统函数方块图及其简化

2.6 系统信号流图及梅逊公式

2.7 受控机械对象数学模型

2.8 绘制实际物理系统的函数方块图

2.9 控制系统数学模型的MATLAB实现

2.10 状态空间方程的基本概念

例题及习题

3 时域瞬态响应分析

3.1 时域响应以及典型输入信号

3.2 一阶系统的瞬态响应

3.3 二阶系统的瞬态响应

3.4 时域分析性能指标

3.5 高阶系统的瞬态响应

3.6 借助MATLAB进行系统时间响应分析

3.7 时域瞬态响应的实验方法

例题及习题

4 控制系统的频率特性

4.1 机电系统频率特性的概念及其基本实验方法

4.2 极坐标图

4.3 对数坐标图

4.4 由频率特性曲线求系统传递函数

4.5 由单位脉冲响应求系统的频率特性

4.6 对数幅相特性图

4.7 控制系统的闭环频响

4.8 机械系统动刚度的概念

4.9 借助MATLAB进行控制系统的频域响应分析

4.10 小结

例题及习题

5 控制系统的稳定性分析

5.1 系统稳定性的基本概念

5.2 系统稳定的充要条件

5.3 代数稳定性判据

5.4 乃奎斯特稳定性判据

5.5 应用乃奎斯特稳定性判据分析延时系统的稳定性

5.6 由伯德图判断系统的稳定性

5.7 控制系统的相对稳定性

5.8 借助MATLAB分析系统稳定性

5.9 李雅普诺夫稳定性方法

例题及习题

6 控制系统的误差分析和计算

6.1 稳态误差的基本概念

6.2 输入引起的稳态误差

6.3 干扰引起的稳态误差

6.4 减小系统误差的途径

6.5 动态误差系数

例题及习题

7 控制系统的综合与校正

8 根轨迹法

9 控制系统的非线性问题

10 计算机控制系统

附录A 拉普拉斯变换表

附录B 高阶最优模型最佳频比的证明

习题参考答案

参考文献

前言

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