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| 內容簡介： |
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本书结合机械大类各专业及相近专业的发展和教学需要，较为系统地介绍了机械控制工程的基本内容。全书共由三个模块组成，即经典控制理论、离散控制系统、现代控制理论，各模块基本独立，其中经典控制理论为基本部分。全书共9章，主要内容有绪论、控制系统的数学模型、时域分析、根轨迹法、频域分析、稳定性分析、综合与校正，以及离散控制系统分析基础、现代控制理论基础。各章均配有一定数量的习题，主要章节设有相应理论方法的MATLAB实现一节，重点章节编入相应的设计实例。本书内容丰富，结构合理，叙述深入浅出，既体现理论的系统性，也注重方法的实用性。力图将机械大类各专业的通用性要求与各校的个性要求有机结合。机械设计制造及其自动化、测控技术与仪器、车辆工程、智能制造工程、机器人工程等各相关专业均可选用此书作为教材及参考用书，相关工程技术人员也可选用此书作为参考。*本书为新形态教材，在重点内容附近以二维码的形式链接了知识点讲解视频，便于学生课前预习和课后复习。
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| 目錄：
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目录前言第1章绪论111控制工程概述112控制工程的发展及应用1121经典控制理论的发展1122现代控制理论的发展313控制系统的基础知识4131控制系统的基本概念4132控制系统的工作原理4133控制系统的组成及框图514控制系统的分类7141按照反馈方式分类7142按输入信号变化规律分类8143按系统的数学描述分类8144按系统内部的信号特征分类815控制系统的基本要求9151稳定性9152快速性9153精确性10习题10第2章控制系统的数学模型1121系统数学模型的建立11211建立微分方程的一般步骤11212控制系统微分方程的列写1222拉普拉斯变换13221拉普拉斯变换及拉普拉斯反变换的定义13222典型时间函数的拉普拉斯变换14223拉普拉斯变换基本定理16224拉普拉斯反变换2123系统的传递函数24231传递函数的定义24232典型环节的传递函数25233传递函数的主要特点3224系统的框图和信号流图32241框图的组成32242绘制系统框图的一般步骤34243框图的基本连接方式36244框图的简化38245信号流图及梅森公式4025闭环控制系统的传递函数45251闭环系统的开环传递函数45252给定输入作用下的闭环传递函数45253扰动作用下的闭环传递函数46254传递函数的零极点4726控制系统数学模型的MATLAB实现47261MATLAB控制系统工具箱简介47262数学模型的MATLAB实现4827设计实例：工程中典型的机电系统52习题57第3章控制系统时域分析6131时间响应与典型输入信号61311时间响应61312典型输入信号6132一阶系统的时域分析63321一阶系统数学模型63322一阶系统的单位阶跃响应64323一阶系统的单位脉冲响应64324一阶系统的单位斜坡响应6533二阶系统的时域分析65331二阶系统的数学模型65332二阶系统的单位阶跃响应66333二阶系统的单位脉冲响应6934时域分析性能指标70341动态性能指标70342时域分析实例7335高阶系统的时域分析75351高阶系统的阶跃响应75352闭环主导极点7636稳态误差分析与计算77361误差和稳态误差的概念77362输入信号作用下的稳态误差78363扰动信号作用下的稳态误差80364改善系统稳态精度的方法8137时域分析的MATLAB实现82371输出响应分析83372时域动态性能指标求解84373稳态误差分析8538设计实例：数控机床控制系统设计86习题87第4章根轨迹法9141根轨迹与根轨迹方程91411根轨迹概念91412根轨迹方程9242绘制根轨迹的基本法则9343广义根轨迹97431参数根轨迹97432零度根轨迹9844利用根轨迹分析系统性能101441根轨迹和性能指标的关系101442开环零极点对系统性能的影响10345根轨迹分析的MATLAB实现105451根轨迹的绘制105452根轨迹上取点10646设计实例：激光操纵控制系统设计107习题109第5章控制系统的频域分析11151系统频率特性概述111511频率特性的基本概念111512频率特性与传递函数的关系113513频率特性的求取方法11352频率特性的奈奎斯特图114521奈奎斯特图的基本概念114522典型环节的奈奎斯特图115523奈奎斯特图的一般画法12053频率特性的伯德图122531伯德图的基本概念123532典型环节的伯德图124533伯德图的一般画法130534小相位系统13254频域分析的MATLAB实现134541奈奎斯特图的绘制134542伯德图的绘制135习题137第6章控制系统的稳定性分析13961代数稳定性判据139611稳定性的基本概念139612系统稳定的充要条件139613劳斯稳定性判据14162频域稳定性判据145621奈奎斯特稳定性判据146622对数频率特性稳定判据14963控制系统的稳定裕度151631相位裕度151632幅值裕度15164稳定性分析的MATLAB实现154641求取特征根判定系统的稳定性155642绘制零极点分布图判定系统的稳定性155643频率法判定系统的稳定性15665设计实例159651直流电动机速度控制系统159652雕刻机位置控制系统161习题164第7章控制系统的综合与校正16571系统校正的基本概念165711系统的性能指标165712校正的概念167713校正的分类16772校正方法和校正装置的设计169721串联超前校正169722串联滞后校正172723滞后超前校正175724PID调节器17873系统的综合与校正的MATLAB实现18074设计实例：直流电动机调速性能指标改善182习题184第8章离散控制系统分析基础18681采样与信号186811采样过程与采样定理186812信号恢复与保持器18982Z变换与Z传递函数191821Z变换191822Z反变换198823Z传递函数20083线性离散系统的性能分析204831稳定性分析204832瞬态响应分析20684线性离散系统性能分析的MATLAB实现208841求取特征根判定系统的稳定性208842连续系统离散化及离散系统的时域响应209习题211第9章现代控制理论基础21391基本概念21392状态空间表达式的建立与转换218921由系统框图建立状态空间表达式218922由系统微分方程建立状态空间表达式220923状态矢量的线性变换224924由状态空间表达式求系统传递函数（阵）225925由状态空间表达式变换为对角线标准型和约旦标准型22793状态方程的求解234931齐次状态方程的解234932状态转移矩阵235933非齐次状态方程的解23894控制系统的能控性和能观性238941能控性与能控性判据239942能观性与能观性判据245943能控性与能观性的对偶关系250944能控标准型与能观标准型25195控制系统的状态反馈及状态观测器260951状态反馈260952状态观测器266953带状态观测器的闭环控制系统26896状态空间分析的MATLAB实现271961状态空间表达式和传递函数相互转换的实现271962状态转移矩阵的实现273963能控性和能观性分析273964极点配置的实现27597设计实例：倒立摆276971数学模型的建立276972系统特性分析279习题281参考文献285
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| 內容試閱：
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“机械控制理论”（或“机械工程控制基础”“控制工程基础”）课程是实现传统机械工程学科向以机、电、液相结合的现代机械工程学科跨越的主干支撑课程之一，也是机械类专业的学科基础课。本书作为该课程的教材，主要阐述自动控制理论与技术的基本概念、基本理论与基本分析方法及其在现代机械工程中的应用，为机械控制系统的分析与设计奠定基础。本书的目的是使学生学会运用经典控制理论和现代控制理论的基本理论及分析方法，掌握机电控制系统中信号的传递、反馈及控制，系统性能、综合及设计的分析与研究方法，初步培养学生从事机电控制系统分析与设计工作的能力。1998年，将机械类9个专业（机械制造工艺及设备、汽车与拖拉机等）归并为“机械设计制造及其自动化”专业，就加入自动化三字而言，体现了用自动化改造传统机械类专业的思想和用心。2019年，智能制造工程专业首次在一些高校中获批成立，机械类专业面临智能化转型升级新挑战，自动控制作为沟通传统制造与智能制造的重要技术桥梁而显得更加不可或缺。因此，本书既考虑到我国机械类专业本科教育现状，又考虑到自动控制技术对传统机械工程学科越来越深入的渗透，并兼顾当今信息化、智能化时代对机械电子工程学科发展的需求，采取分模块的编写方式以提高学生的理论学习水平，并编入软件实现、设计实例内容以训练学生的工程应用能力。本书由三个模块组成，即经典控制理论（1～7章）、离散控制系统（第8章）、现代控制理论（第9章）， 各模块基本独立。这样安排可以适合不同学校、不同专业、不同层次的教学需要，选书教师可根据本校的实际情况选择相应模块或模块的组合开展教学，25学分、3学分、35学分、4学分、45学分的教学安排均可选用本书。本书由华北水利水电大学多年从事控制工程科研与教学工作的教师编写，编写上力图既保证教材的通用性，又在强调教材适用性的同时对教材的个性给予了充分的关注。为培养学生自主学习能力和工程应用能力，本书各章均配有一定数量的习题，主要章节设有相应理论方法的MATLAB实现一节，重点章节编入相应的设计实例。为适应信息时代的学生学习习惯，本书在重点内容附近以二维码的形式链接了知识点讲解视频，学生可以随扫随学。本书由华北水利水电大学王丽君担任主编，王欣欣担任副主编，宋小娜、张涛、魏巍参与编写。其中，王丽君编写第2章，王欣欣编写第8章、第9章，宋小娜编写第5章、第6章，张涛编写第3章、第4章，魏巍编写第1章、第7章，全书由王欣欣负责统稿。由于编者水平有限，书中难免会有错误或疏漏之处，恳请读者批评指正。编者2022年8月
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