機械工程控制基礎（簡體書）

《普通高等教育“十二五”規劃教材：機械工程控制基礎》主要討論控制系統的一般分析、綜合方法以及基本理論，主要內容包括：緒論，控制系統的數學模型、時域分析、頻率特性、穩定性、根軌跡、誤差分析、綜合與校正，並結合工程應用實際介紹了經典控制理論在現代工業生產中的應用。內容的編寫上，著重拓寬基礎知識面，加強工程背景知識，以培養學生創新能力和工程實踐能力為原則，通過對應用實例的分析提高學生解決問題的能力。為幫助讀者理解掌握各章內容，書中有針對性地設置了一定量的習題。
《普通高等教育“十二五”規劃教材：機械工程控制基礎》的特點是論述深入淺出，精講多練，簡潔實用，適用于應用型本科院校機械類專業，也可作為相關專業的教學參考書，同時還可供有關專業工程技術人員參考。

前言
第1章 緒論
1.1 控制系統舉例
1.2 自動控制系統的基本概念
1.2.1 自動控制系統的工作原理
1.2.2 對控制系統的基本要求
1.2.3 控制系統的基本控制方式
1.2.4 自動控制系統的基本組成
1.2.5 自動控制系統的名詞術語
1.3 自動控制系統的分類
1.3.1 按輸入量的變化規律進行分類
1.3.2 按系統中傳遞信號的性質分類
1.4 控制理論發展簡史
1.5 本課程的教學方法
習題

第2章 控制系統的數學模型
2.1 概念
2.1.1 數學模型的概念
2.1.2 線性系統與非線性系統
2.2 控制系統的微分方程
2.2.1 建立微分方程的基本步驟
2.2.2 機械系統的微分方程
2.2.3 電氣系統的微分方程
2.2.4 機電系統的微分方程
2.2.5 非線性微分方程的線性化
2.3 拉氏變換和反變換
2.3.1 拉氏變換的定義
2.3.2 幾種典型函數的拉氏變換
2.3.3 拉氏變換的性質
2.3.4 拉氏反變換
2.3.5 應用拉氏變換解線性微分方程
2.4 傳遞函數
2.4.1 傳遞函數的定義
2.4.2 典型環節的傳遞函數
2.5 系統的方框圖和信號流圖
2.5.1 系統方框圖的組成
2.5.2 環節的基本連接方式
2.5.3 方框圖的變換與簡化
2.5.4 系統的信號流圖及其簡化
2.5.5 梅遜公式及其應用
習題

第3章 控制系統的時域分析
3.1 時間響應與典型輸入信號
3.1.1 時間響應及其組成
3.1.2 典型輸入信號
3.1.3 瞬態響應的性能指標
3.2 一階系統的時間響應
3.2.1 一階系統的數學模型
3.2.2 一階系統的單位階躍響應
3.2.3 一階系統的單位脈衝響應
3.2.4 一階系統的單位斜坡響應
3.2.5 線性定常系統時間響應的主要特徵
3.3 二階系統的時間響應
3.3.1 二階系統的數學模型
3.3.2 二階系統的單位階躍響應
3.3.3 二階系統的單位脈衝響應
3.3.4 二階系統的瞬態響應性能指標
3.4 高階系統的時間響應
3.4.1 高階系統的時間響應分析
3.4.2 高階系統的簡化
3.4.3 高階系統的瞬態響應性能指標估算
方法
3.5 計算機輔助時域分析
習題

第4章 控制系統的頻率特性
4.1 頻率特性的基本概念
4.1.1 頻率響應與頻率特性
4.1.2 頻率特性的求取方法
4.1.3 頻率特性的表示方法
4.2 典型環節的極坐標圖
4.2.1 比例環節
4.2.2 積分環節
4.2.3 微分環節
4.2.4 慣性環節
4.2.5 一階微分環節
4.2.6 振盪環節
4.2.7 二階微分環節
4.2.8 延遲環節
4.2.9 系統奈奎斯特圖的畫法
4.3 典型環節的對數坐標圖
4.3.1 比例環節
4.3.2 積分環節
4.3.3 微分環節
4.3.4 慣性環節
4.3.5 一階微分環節
4.3.6 振盪環節
4.3.7 二階微分環節
4.3.8 延遲環節
4.3.9 伯德圖的一般繪製方法
4.4 系統開環頻率特性的實驗確定方法
4.4.1 開環頻率特性的實驗分析法
4.4.2 由實驗的開環對數坐標圖確定（估計）系統的開環頻率特性
4.5 閉環頻率特性及頻域性能指標
4.5.1 閉環頻率特性
4.5.2 閉環系統的頻域性能指標
4.5.3 系統的頻域指標與時域指標之間的關係
4.6 最小相位系統與非最小相位系統
4.6.1 最小相位傳遞函數與最小相位系統
4.6.2 產生非最小相位的一些環節
習題

第5章 控制系統的穩定性
5.1 穩定性的基本概念
5.1.1 穩定性的定義
5.1.2 控制系統的穩定性條件
5.1.3 線性系統穩定的充分必要條件
5.2 代數穩定性判據
5.2.1 勞斯判據
5.2.2 赫爾維茨判據
5.3 幾何穩定性判據
5.3.1 幅角定理
5.3.2 奈奎斯特穩定性判據
5.3.3 對數頻率特性的穩定性判據
5.4 系統的相對穩定性
5.4.1 相位穩定裕度
5.4.2 幅值穩定裕度
5.4.3 影響系統穩定性的主要因素
5.5 切削的數學模型及穩定性分析
5.5.1 切削系統的數學模型
5.5.2 切削穩定性分析
習題

第6章 控制系統的根軌跡
6.1 根軌跡與控制系統特性
6.1.1 根軌跡的基本概念
6.1.2 根軌跡與系統性能
6.2 繪製根軌跡的基本法則
6.2.1 繪製根軌跡的相位條件和幅值條件
6.2.2 繪製根軌跡的基本規則
6.3 用根軌跡分析控制系統的性能
6.3.1 根軌跡確定系統的有關參數
6.3.2 指定K1時的閉環傳遞函數
6.3.3 確定具有指定阻尼比ξ的閉環極點和單位階躍響應
6.4 利用MATLAB繪製系統根軌跡
習題

第7章 控制系統的誤差分析
7.1 誤差的概念
7.1.1 誤差
7.1.2 偏差信號
7.1.3 誤差信號
7.1.4 期望輸出信號的確定
7.1.5 偏差信號與誤差信號的關係
7.2 系統的類型
7.3 靜態誤差
7.3.1 靜態誤差係數和靜態誤差的計算
7.3.2 干擾輸入作用下的靜態誤差
7.3.3 複合控制系統的誤差分析
7.4 動態誤差
7.5 工程中的誤差分析實例
習題

第8章 控制系統的綜合與校正
8.1 控制系統校正的基本概念
8.1.1 控制系統校正與校正裝置
8.1.2 控制系統的性能指標
8.1.3 校正方式
8.2 校正裝置及其特性
8.2.1 超前校正裝置
8.2.2 滯後校正裝置
8.2.3 滯後-超前校正裝置
8.3 串聯校正
8.3.1 相位超前校正
8.3.2 相位滯後校正
8.3.3 串聯滯後-超前校正
8.4 並聯校正
8.4.1 反饋校正
8.4.2 前饋校正（複合校正）
8.5 控制器類型
8.6 控制器控制規律的實現
8.6.1 PD控制規律的實現
8.6.2 PI控制規律的實現
8.6.3 PID控制規律的實現
8.7 按期望特性設計控制器
8.8 工程中的控制系統設計實例
習題
參考文獻