《控制工程基礎》2015版圖書

控制工程基礎前言(Ⅰ)

第 1章控制理論概述(1)

1.1控制理論在工程中的應用和發(fā)展(1)

1.2自動控制系統(tǒng)的基本概念(2)

1.3控制理論在機械制造工業(yè)中的應用(7)

第 2章控制系統(tǒng)的數(shù)學模型(12)

2.1概述(12)

2.2控制系統(tǒng)的運動微分方程(12)

2.3拉氏變換及其反變換(19)

2.4傳遞函數(shù)及基本環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(31)

2.5系統(tǒng)框圖及其簡化(36)

2.6*系統(tǒng)信號流圖及梅森公式(43)

第 3章控制系統(tǒng)的時域分析(49)

3.1典型輸入信號和時域性能指標(49)

3.2一階系統(tǒng)的時域分析(51)

3.3二階系統(tǒng)的時域分析(53)

3.4高階系統(tǒng)的時域分析(60)

第 4章控制系統(tǒng)的頻率分析(63)

4.1頻率特性(63)

4.2極坐標圖(67)

4.3Bode圖(72)

4.4系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性(81)

4.5系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性及其特征量(82)

4.6最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)(84)

4.7*基于MATLAB的頻域分析(86)

第 5章自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)(92)

5.1線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念和穩(wěn)定的充分必要條件(92)

5.2勞斯判據(jù)(93)

5.3赫爾維茨判據(jù)(96)

5.4*謝緒愷判據(jù)(97)

5.5*參數(shù)對穩(wěn)定性的影響(97)

5.6相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕度(99)

5.7穩(wěn)態(tài)誤差(100)

5.8*用MATLAB進行系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析(111)

5.9MATLAB在求解系統(tǒng)給定穩(wěn)態(tài)誤差中的應用(113)

第 6章系統(tǒng)的性能分析與校正(118)

6.1系統(tǒng)的性能指標與校正方法(118)

6.2串聯(lián)校正(120)

6.3反饋校正(127)

6.4PID校正(130)

第 7章根軌跡法(139)

7.1根軌跡法的基本概念(140)

7.2根軌跡的繪制法則(142)

7.3用根軌跡分析系統(tǒng)的動態(tài)特性(166)

7.4用MATLAB繪制根軌跡(174)

第 8章非線性系統(tǒng)分析概述(187)

8.1概述(187)

8.2描述函數(shù)法(190)

8.3非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)(194)

8.4非線性系統(tǒng)的相軌跡(197)

第 9章*控制系統(tǒng)的MATLAB仿真(204)

9.1MATLAB仿真軟件簡介(204)

9.2基于MATLAB的控制系統(tǒng)的時域分析(212)

9.3控制系統(tǒng)的MATLAB的仿真(222)

參考文獻(228) 2100433B

本書針對大學本科教學，結合編者多年的教學實踐，以經(jīng)典控制理論為主要內(nèi)容，系統(tǒng)地闡述了連續(xù)控制系統(tǒng)的分析和研究方法.在內(nèi)容上注意深入淺出、精講多練、簡潔實用，強調(diào)理論夠用，側重于工程實踐的應用. 本書可作為機械設計制造及其自動化、車輛工程、測控技術與儀器、過程裝備及控制工程、機械電子工程、機械工程等機械類相關專業(yè)大學本科生的學習教材，也可作為系統(tǒng)與控制領域的廣大工程技術人員和科技工作者的學習參考書.

本書注重將經(jīng)典的理論知識與現(xiàn)代計算機仿真技術和實驗技術相結合，更有利于工科學生對控制理論的學習和應用.

該教材是在董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅編著的《控制工程基礎》第3版的基礎上重新編寫的?！犊刂乒こ袒A》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相繼出版以來，該教材隨著“控制工程基礎”課程在全國各高等院校的機械類、儀器類等非控制專業(yè)逐漸普遍開設，以及本教材聲譽的不斷提升，對教材的需求量也穩(wěn)步增加。自出版以來根據(jù)需求該教材多次重新印刷，第1版11年時間累計印刷11次，總印數(shù)達53000冊；第2版5年多時間累計印刷10次，總印數(shù)達60000冊；第3版不到5年時間就累計12次印刷，總印數(shù)已達62500冊。

本課程相繼被評為清華大學、北京市和國家級精品課程，國家級精品資源共享課；清華大學等院校也將本課程確定為機械學院平臺課。除本校使用該教材外，另有約100所兄弟院校的儀器儀表類和機械類專業(yè)將我們編著的教材選為使用教材和研究生入學考試參考書。隨著需求量的增加，我們深感責任的加重，促使我們對于教材的編寫精益求精、與時俱進，于是由目前在教學第一線的教師進一步編寫了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基礎上各章都作了或多或少的補充和修改。鑒于LabVIEW是更加直觀方便的圖形化程序編譯平臺，在控制工程中得到越來越多的應用，增加了LabVIEW工具在控制工程應用的內(nèi)容，獨立成章，該章節(jié)由劉云峰副教授完成。該章介紹了借助LabVIEW，進行控制系統(tǒng)的數(shù)學建模、時間響應分析、頻域響應分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和系統(tǒng)綜合校正設計等。同時，為了方便更好地理解掌握教材其他章節(jié)論述的概念和方法，特基于LabVIEW設計編寫了配合教材使用的控制系統(tǒng)動態(tài)仿真、分析、演示軟件，不僅可以完成對控制系統(tǒng)在時域和頻域進行特性仿真分析，還可以動態(tài)地分析和演示控制系統(tǒng)中不同參數(shù)及參數(shù)變化對系統(tǒng)特性的影響。

另外，根據(jù)實際工程和科研的基本需求和多年的教學經(jīng)驗，在各章節(jié)內(nèi)容論述上力求概念表達清楚準確，加強對問題的歸納說明，同時也適當增加了一些諸如內(nèi)模原理和內(nèi)?？刂坪喴榻B的內(nèi)容。

全書由董景新教授整理統(tǒng)編。

該教材廣泛參考了國內(nèi)外同類教材和其他有關文獻，保持并突出以下特點:第4版前言控制工程基礎（第4版）(1) 突出機械運動作為主要受控對象，并對其數(shù)學模型和分析綜合重點研究;

(2) 對自動調(diào)節(jié)原理基本內(nèi)容表達清楚，著重基本概念的建立和解決機電控制問題的基本方法的闡明，并簡化或略去與機電工程距離較遠、較艱深的嚴格數(shù)學推導內(nèi)容;

(3) 引入和編寫較多的例題與習題，便于自學;

(4) 反映機電一體化新技術和新分析方法。

對于屬于該書領域的非基本內(nèi)容，但在本領域文獻中時有出現(xiàn)的較為繁難的部分，該教材中也作了一定介紹，其有關章節(jié)前注以“”號。

在有關LabVIEW章節(jié)的編寫中，得到NI公司中國區(qū)劉洋工程師在實驗設備和技術方面的支持幫助，并提供了部分素材，在此致謝！

該教材的編寫得到了國家高等教育精品課建設項目、北京市高等教育精品教材建設項目和清華大學精品課建設項目經(jīng)費的支持，納入985清華大學名優(yōu)教材立項資助，在此表示衷心感謝。

編者2014年10月

• 配套教材

該教材配有輔助教材《控制工程基礎（第3版）習題解》《控制工程基礎實驗指導》和教師用《控制工程基礎習題解》。

• 課程資源

該教材還配有和多媒體課件。

• 課程資源

《控制工程基礎（第三版）》配有Abook數(shù)字課程，該數(shù)字課程為多媒體課件。