本書結合機械大類各專業(yè)及相近專業(yè)的發(fā)展和教學需要，較為系統地介紹了機械控制工程的基本內容。全書共由三個模塊組成，即經典控制理論、離散控制系統、現代控制理論，各模塊基本獨立，其中經典控制理論為基本部分。全書共9章，主要內容有緒論、控制系統的數學模型、時域分析、根軌跡法、頻域分析、穩(wěn)定性分析、綜合與校正，以及離散控制系統分析基礎、現代控制理論基礎。各章均配有一定數量的習題，主要章節(jié)設有相應理論方法的MATLAB實現一節(jié)，重點章節(jié)編入相應的設計實例。本書內容豐富，結構合理，敘述深入淺出，既體現理論的系統性，也注重方法的實用性。力圖將機械大類各專業(yè)的通用性要求與各校的個性要求有機結合。
機械設計制造及其自動化、測控技術與儀器、車輛工程、智能制造工程、機器人工程等各相關專業(yè)均可選用此書作為教材及參考用書，相關工程技術人員也可選用此書作為參考。
*本書為新形態(tài)教材，在重點內容附近以二維碼的形式鏈接了知識點講解視頻，便于學生課前預習和課后復習。
目錄
前言
第1章緒論1
11控制工程概述1
12控制工程的發(fā)展及應用1
121經典控制理論的發(fā)展1
122現代控制理論的發(fā)展3
13控制系統的基礎知識4
131控制系統的基本概念4
132控制系統的工作原理4
133控制系統的組成及框圖5
14控制系統的分類7
141按照反饋方式分類7
142按輸入信號變化規(guī)律分類8
143按系統的數學描述分類8
144按系統內部的信號特征分類8
15控制系統的基本要求9
151穩(wěn)定性9
152快速性9
153精確性10
習題10
第2章控制系統的數學模型11
21系統數學模型的建立11
211建立微分方程的一般步驟11
212控制系統微分方程的列寫12
22拉普拉斯變換13
221拉普拉斯變換及拉普拉斯反變換的定義13
222典型時間函數的拉普拉斯變換14
223拉普拉斯變換基本定理16
224拉普拉斯反變換21
23系統的傳遞函數24
231傳遞函數的定義24
232典型環(huán)節(jié)的傳遞函數25
233傳遞函數的主要特點32
24系統的框圖和信號流圖32
241框圖的組成32
242繪制系統框圖的一般步驟34
243框圖的基本連接方式36
244框圖的簡化38
245信號流圖及梅森公式40
25閉環(huán)控制系統的傳遞函數45
251閉環(huán)系統的開環(huán)傳遞函數45
252給定輸入作用下的閉環(huán)傳遞函數45
253擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數46
254傳遞函數的零極點47
26控制系統數學模型的MATLAB實現47
261MATLAB控制系統工具箱簡介47
262數學模型的MATLAB實現48
27設計實例：工程中典型的機電系統52
習題57
第3章控制系統時域分析61
31時間響應與典型輸入信號61
311時間響應61
312典型輸入信號61
32一階系統的時域分析63
321一階系統數學模型63
322一階系統的單位階躍響應64
323一階系統的單位脈沖響應64
324一階系統的單位斜坡響應65
33二階系統的時域分析65
331二階系統的數學模型65
332二階系統的單位階躍響應66
333二階系統的單位脈沖響應69
34時域分析性能指標70
341動態(tài)性能指標70
342時域分析實例73
35高階系統的時域分析75
351高階系統的階躍響應75
352閉環(huán)主導極點76
36穩(wěn)態(tài)誤差分析與計算77
361誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的概念77
362輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差78
363擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差80
364改善系統穩(wěn)態(tài)精度的方法81
37時域分析的MATLAB實現82
371輸出響應分析83
372時域動態(tài)性能指標求解84
373穩(wěn)態(tài)誤差分析85
38設計實例：數控機床控制系統設計86
習題87
第4章根軌跡法91
41根軌跡與根軌跡方程91
411根軌跡概念91
412根軌跡方程92
42繪制根軌跡的基本法則93
43廣義根軌跡97
431參數根軌跡97
432零度根軌跡98
44利用根軌跡分析系統性能101
441根軌跡和性能指標的關系101
442開環(huán)零極點對系統性能的影響103
45根軌跡分析的MATLAB實現105
451根軌跡的繪制105
452根軌跡上取點106
46設計實例：激光操縱控制系統設計107
習題109
第5章控制系統的頻域分析111
51系統頻率特性概述111
511頻率特性的基本概念111
512頻率特性與傳遞函數的關系113
513頻率特性的求取方法113
52頻率特性的奈奎斯特圖114
521奈奎斯特圖的基本概念114
522典型環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖115
523奈奎斯特圖的一般畫法120
53頻率特性的伯德圖122
531伯德圖的基本概念123
532典型環(huán)節(jié)的伯德圖124
533伯德圖的一般畫法130
534小相位系統132
54頻域分析的MATLAB實現134
541奈奎斯特圖的繪制134
542伯德圖的繪制135
習題137
第6章控制系統的穩(wěn)定性分析139
61代數穩(wěn)定性判據139
611穩(wěn)定性的基本概念139
612系統穩(wěn)定的充要條件139
613勞斯穩(wěn)定性判據141
62頻域穩(wěn)定性判據145
621奈奎斯特穩(wěn)定性判據146
622對數頻率特性穩(wěn)定判據149
63控制系統的穩(wěn)定裕度151
631相位裕度151
632幅值裕度151
64穩(wěn)定性分析的MATLAB實現154
641求取特征根判定系統的穩(wěn)定性155
642繪制零極點分布圖判定系統的穩(wěn)定性155
643頻率法判定系統的穩(wěn)定性156
65設計實例159
651直流電動機速度控制系統159
652雕刻機位置控制系統161
習題164
第7章控制系統的綜合與校正165
71系統校正的基本概念165
711系統的性能指標165
712校正的概念167
713校正的分類167
72校正方法和校正裝置的設計169
721串聯超前校正169
722串聯滯后校正172
723滯后超前校正175
724PID調節(jié)器178
73系統的綜合與校正的MATLAB實現180
74設計實例：直流電動機調速性能指標改善182
習題184
第8章離散控制系統分析基礎186
81采樣與信號186
811采樣過程與采樣定理186
812信號恢復與保持器189
82Z變換與Z傳遞函數191
821Z變換191
822Z反變換198
823Z傳遞函數200
83線性離散系統的性能分析204
831穩(wěn)定性分析204
832瞬態(tài)響應分析206
84線性離散系統性能分析的MATLAB實現208
841求取特征根判定系統的穩(wěn)定性208
842連續(xù)系統離散化及離散系統的時域響應209
習題211
第9章現代控制理論基礎213
91基本概念213
92狀態(tài)空間表達式的建立與轉換218
921由系統框圖建立狀態(tài)空間表達式218
922由系統微分方程建立狀態(tài)空間表達式220
923狀態(tài)矢量的線性變換224
924由狀態(tài)空間表達式求系統傳遞函數（陣）225
925由狀態(tài)空間表達式變換為對角線標準型和約旦標準型227
93狀態(tài)方程的求解234
931齊次狀態(tài)方程的解234
932狀態(tài)轉移矩陣235
933非齊次狀態(tài)方程的解238
94控制系統的能控性和能觀性238
941能控性與能控性判據239
942能觀性與能觀性判據245
943能控性與能觀性的對偶關系250
944能控標準型與能觀標準型251
95控制系統的狀態(tài)反饋及狀態(tài)觀測器260
951狀態(tài)反饋260
952狀態(tài)觀測器266
953帶狀態(tài)觀測器的閉環(huán)控制系統268
96狀態(tài)空間分析的MATLAB實現271
961狀態(tài)空間表達式和傳遞函數相互轉換的實現271
962狀態(tài)轉移矩陣的實現273
963能控性和能觀性分析273
964極點配置的實現275
97設計實例：倒立擺276
971數學模型的建立276
972系統特性分析279
習題281
參考文獻285
書單推薦
