控制工程基础

　　本教材是在董景新、赵长德编著的《控制工程基础》第一版的基础上，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“十五”国家级规划教材和北京市高等教育精品教材立项项目。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、MATLAB软件工具在控制系统工程分析和综合中的应用。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，并简化或略去与机电工程式距离较远、较艰深的严格数学推导内容；引入和编写了较多的例题、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》多媒体光盘讲课版和基础部分光盘习题解答版，以供选用。

暂缺《控制工程基础》作者简介

1概论1
1.1控制理论在工程中的应用发展1
1.2自动控制系统的基本概念2
1.3控制理论在机械制造工业中的应用8
1.4课程主要内容及学时安排12
例题及习题14
2控制系统的动态数学模型17
2.1基本环节数学模型17
2.2数学模型的线性化21
2.3拉氏变换及反变换23
2.4传递函数以及典型环节的传递函数35
2.5系统函数方块图及其简化42
2.6系统信号流图及梅逊公式47
2.7受控机械对象数学模型48
2.8绘制实际物理系统的函数方块图50
*2.9状态空间方程基本概念60
例题及习题64
3时域瞬态响应分析76
3.1时域响应以及典型输入信号76
3.2一阶系统的瞬态响应79
3.3二阶系统的瞬态响应81
3.4时域分析性能指标88
3.5高阶系统的瞬态响应93
3.6 机电系统时域瞬态响应的实验方法96
例题及习题98
4控制系统的频率特性108
4.1机电系统频率特性的概念及其基本实验方法108
4.2极坐标图116
4.3对数坐标图122
4.4由频率特性曲线求系统传递函数131
4.5由单位脉冲响应求系统的频率特性135
*4.6对数幅相图135
4.7控制系统的闭环频响137
例题及习题147
5控制系统的稳定性分析155
5.1系统稳定性的基本概念155
5.2系统稳定的充要条件156
5.3代数稳定性判据157
5.4乃奎斯特稳定性判据164
5.5应用乃奎斯特判据分析延时系统的稳定性173
5.6由伯德图判断系统的稳定性178
5.7控制系统的相对稳定性182
*5.8李雅普诺夫稳定性方法186
例题及习题188
6控制系统的误差分析和计算197
6.1稳态误差的基本概念197
6.2输入引起的稳态误差198
6.3干扰引起的稳态误差203
6.4减小系统误差的途径205
6.5动态误差系数207
例题及习题209
7控制系统的综合与校正216
7.1系统的性能指标216
7.2系统的校正概述220
7.3串联校正221
7.4反馈校正232
7.5用频率法对控制系统进行综合与校正235
7.6典型机电反馈控制系统综合校正举例248
7.7确定PID参数的其他方法261
例题及习题266
8根轨迹法275
8.1根轨迹与根轨迹方程275
8.2绘制根轨迹的基本法则278
8.3根轨迹图绘制举例286
8.4系统闭环零点、极点的分布与性能指标291
例题及习题299
*9控制系统的非线性问题303
9.1概述303
9.2描述函数法307
9.3相轨迹法322
例题及习题337
10计算机控制系统344
10.1计算机控制系统的组成344
10.2线性离散系统的数学模型和分析方法350
*10.3离散状态空间模型374
10.4线性离散系统的稳定性分析377
10.5计算机控制系统的模拟化设计方法381
例题及习题390
11MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用397
11.1MATLAB基本特点397
11.2控制系统在MATLAB中的描述399
11.3进行部分分式展开400
11.4线性系统的时间响应分析402
11.5控制系统的频域响应分析405
11.6控制系统的根轨迹图408
11.7系统稳定性分析409
11.8控制系统仿真例411
11.9系统框图输入与仿真工具SIMULINK431
习题437
附录A拉普拉斯变换表439
附录B高阶最优模型最佳频比的证明443
习题参考答案446
参考文献462