控制工程基础（第4版）

　　本书此次修订按照打造新工科精品教材的要求，以培养新素养形成新能力为牵引重构课程边界、按教学实践积累总结和新工科要求重塑课程知识点、按与时俱进的时代特征要求提供媒体教学内容，精心对第3版进行了诸多重要修订，使内容更为优化，更切合时代需求。本书主要介绍控制工程中分析和综合线性定常系统的时、频域理论和方法，内容包括：绪论、数学模型、时域分析、频域分析、综合与校正。本书正文融入有针对性的例题，并精选习题，附有MATLAB/Simulink软件在控制工程中的应用实例、实践项目工程教学案例、电液控制系统分析与综合工程实例以及习题参考答案。本书配套有PPT教学课件和微信公众教学资源（登录方法见封底勒口），微信公众教学资源有教学课件、习题详解、扩展阅读等内容，便于学习与交流互动。

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序言
第4版前言
第3版前言
第2版前言
第1版前言
第1章绪论1
1.1概述1
1.2控制系统的基本概念3
1.2.1控制系统的工作原理4
1.2.2开环控制系统与闭环控制系统5
1.2.3闭环控制系统的基本组成6
1.2.4控制系统的基本类型7
1.2.5对控制系统的基本要求8
1.3控制工程基础的主要任务与知识
体系9
1.3.1主要任务9
1.3.2知识体系9
本章小结10
习题10
第2章控制系统的数学模型11
2.1控制系统的微分方程及线性化方程11
2.1.1机械系统的微分方程11
2.1.2电气系统的微分方程14
2.1.3液压系统的线性化微分方程16
2.1.4机电液系统的相似性18
2.2拉普拉斯变换及反变换19
2.2.1拉普拉斯变换及其运算法则19
2.2.2拉普拉斯反变换及其计算方法23
2.3传递函数及基本环节的传递函数30
2.3.1传递函数30
2.3.2基本环节的传递函数32
2.4框图及其简化35
2.4.1框图组成及连接方式35
2.4.2框图等效变换39
2.4.3梅逊公式42
本章小结46
习题46
第3章控制系统的时域分析51
3.1控制系统的时间响应及性能指标51
3.1.1典型输入信号51
3.1.2时间响应概述54
3.1.3瞬态性能指标56
3.1.4稳态性能指标58
3.2一阶系统的时域分析58
3.2.1一阶系统的数学模型58
3.2.2一阶系统的时间响应59
3.2.3一阶系统的瞬态性能指标61
3.3二阶系统的时域分析62
3.3.1二阶系统的数学模型62
3.3.2二阶系统的单位阶跃响应63
3.3.3欠阻尼二阶系统的瞬态性能
指标66
3.4高阶系统的时域分析72
3.5稳定性及其劳斯稳定判据73
3.5.1稳定性的概念73
3.5.2线性定常系统稳定的充要
条件74
3.5.3劳斯稳定判据75
3.6稳态误差分析与计算82
3.6.1误差的定义82
3.6.2稳态误差的基本概念83
3.6.3稳态误差的计算85
3.7根轨迹法89
3.7.1根轨迹的基本概念89
3.7.2幅值条件和相角条件90
3.7.3根轨迹的绘制91
本章小结95
习题95
第4章控制系统的频域分析98
4.1频率特性的基本概念98
4.2频率特性图形表示法102
4.2.1Nyquist图102
4.2.2Bode图108
4.2.3最小相位系统118
4.3几何稳定判据120
4.3.1奈氏判据120
4.3.2对数判据122
4.4相对稳定性123
4.4.1相角裕度和幅值裕度123
4.4.2相对稳定性的计算与分析125
4.5闭环频率特性128
4.5.1由开环频率特性估计闭环频率
特性128
4.5.2闭环系统的频域性能指标129
4.5.3系统辨识的概念130
本章小结134
习题135
第5章控制系统的综合与校正139
5.1概述139
5.1.1校正的概念和实质139
5.1.2控制系统的性能指标140
5.1.3校正方法142
5.1.4校正方式142
5.2基本控制规律及PID参数整定143
5.2.1基本控制规律及其作用144
5.2.2PID参数整定方法146
5.3串联校正148
5.3.1相位超前校正装置149
5.3.2相位滞后校正装置150
5.3.3相位滞后超前校正装置153
5.3.4串联校正装置的设计155
5.4反馈校正162
5.4.1反馈的作用163
5.4.2反馈校正装置的设计163
5.5复合校正166
5.5.1按给定量顺馈补偿控制器的
设计166
5.5.2按扰动量前馈补偿控制器的
设计170
本章小结170
习题171
附录175
附录AMATLAB/Simulink软件在控制
工程中的应用实例175
附录B阀控缸位置闭环控制系统实践
项目工程教学案例185
附录C转速反馈直流调速控制系统的
分析与综合192
习题参考答案201
参考文献207