機械控制工程基礎（簡體書）

《普通高等教育"十二五"規劃教材?機械類專業系列教材:機械控制工程基礎》是為高等院校機械工程類和其他近機類專業的本科生（兼顧大專生）編寫的教材。在教材編寫過程中，結合多年的教學經驗，參考大量的有關書籍和文獻，在注重系統性的同時，本著“少而精”的原則，力求在講清機械控制工程的基本概念的前提下，突出重點。為更多地結合機械工程實際，以幫助讀者領悟如何應用控制理論來解決機械工程的實際問題，在編寫過程中引入了大量機械工程中的典型實例，并根據經典控制論提出問題、分析問題、解決問題，以培養學生將經典控制論用于機械工程中的能力。

前言
第1章 緒論
1.1 概述
1.2 自動控制系統的基本概念
1.3 控制理論在機械工程中的應用
習題
第2章 控制系統的數學模型
2.1 控制系統的微分方程
2.2 控制系統的傳遞函數
2.3 系統方框圖及其等效變換
2.4 閉環控制系統的傳遞函數
2.5 信號流圖與梅森（Mason）公式
2.6 系統的狀態空間模型
2.7 MATLAB在系統數學模型中的應用
習題
第3章 控制系統的時域分析法
3.1 時間響應及典型輸入信號
3.2 系統響應性能指標
3.3 一階系統的時域分析
3.4 二階系統的時域分析
3.5 高階系統
3.6 穩態誤差分析與計算
3.7 MATLAB在時域分析中的應用
習題
第4章 控制系統的頻域分析法
4.1 頻率特性概述
4.2 典型環節的頻率特性
4.3 開環頻率特性曲線的繪制
4.4 閉環控制系統頻率特性的分析
4.5 閉環控制系統性能分析
4.6 MATLAB在系統頻域分析中的應用
習題
第5章 控制系統的穩定性分析
5.1 系統穩定性的基本概念
5.2 系統穩定的條件
5.3 Routh（勞斯）穩定判據
5.4 胡爾維茨（Hurwitz）穩定判據
5.5 Nyquist（乃奎斯特）穩定判據
5.6 對數頻率（Bode）穩定判據
5.7 系統的相對穩定性
5.8 MATLAB在系統穩定性分析中的應用
習題
第6章 控制系統的校正
6.1 系統校正概述
6.2 常用的校正裝置及其控制特性
6.3 串聯校正
6.4 反饋校正
習題
第7章 線性離散控制系統
7.1 離散控制系統概述
7.2 信號的采樣與保持
7.3 Z變換和Z反變換
7.4 脈沖傳遞函數
7.5 線性離散控制系統的性能分析
7.6 離散控制系統的設計與校正
7.7 MATLAB在離散控制系統中的應用
習題
第8章 直流電動機調速系統的分析與設計
8.1 直流電動機調速系統動態數學模型的建立
8.2 直流電動機調速系統動態性能及穩態誤差分析
8.3 直流電動機調速系統的穩定性分析
8.4 直流電動機調速系統的綜合與校正
附錄A 常用函數拉普拉斯變換和Z變換對照表
附錄B 常用拉普拉斯變換的定理表
參考文獻

一般來說，時域性能指標比較直觀，對系統的要求常常以時域指標的形式給出；而在用頻域法分析和設計系統中，可用開環控制系統的頻率特性分析閉環控制系統的性能，所以，在工程設計中頻域法常用，這樣就需要把時域指標轉換為頻率指標來考慮。在4.4節中討論了控制系統的時域、頻域性能指標和系統參數之間的關系，這里不再重復。性能指標之間存在相互制約，不同的系統對性能指標的要求側重不同，應具體考慮。
2.設計方法
在線性系統中，常用的校正裝置設計方法有分析法、綜合法和工程設計法。
（1）分析法又稱試探法。該方法比較直觀，設計的校正裝置物理上易于實現，但要求設計者具有一定的工程設計經驗，設計過程帶有試探性。
（2）綜合法又稱期望特性法。這種設計方法從閉環控制系統性能與開環控制系統性能密切相關這一概念出發，根據規定的性能指標要求確定系統期望的開環對數頻率特性形狀，然后與系統的原開環對數頻率特性進行比較，從而確定校正方式、校正裝置的形式和參數。
（3）工程設計法是指合理選擇控制器結構，設計控制器的參數，以滿足系統動態性能指標的要求，使系統典型化并滿足穩定性和一定的穩態精度。從典型系統出發，常用校正裝置（控制器）的結構具有P、PI或PID等控制器的形式，只需按最佳性能的要求，選擇具有P、PI或PID控制規律的校正裝置的參數即可。這種設計方法簡單，易于工程上的實現，常用于自動調節系統和隨動系統的設計。常用的工程設計法有二階或三階最佳設計法和最小Mr設計法。
3.系統設計工具
以上設計方法都可應用根軌跡法和頻率響應法實現。由于頻率響應設計法具有以下優點，故常采用此方法。本章就是采用該方法進行校正設計的。
（1）頻率響應設計法的優點：
1）頻率特性圖可以清楚表明系統改變性能指標的方向；它主要是改變頻率特性形狀，使之具有合適的高頻、中頻、低頻特性和穩定裕量，以得到滿意的閉環品質。