机械控制工程基础

本书主要介绍经典控制理论的基本内容，涉及控制系统的基本原理、分析方法、设计校正及应用实例等。本书共分5章，主要内容包括反馈控制的基本概念、控制系统的数学模型、控制系统时间响应、稳定性、稳态误差分析、频率特性分析、系统的综合与校正。本书旨在培养学生分析和解决复杂工程问题的能力，在理论分析的基础上，结合机械行业的工程实际，将各知识点的工程案例由浅入深，贯穿全书。此外每章还包括MATLAB软件在控制系统分析和设计中的应用，帮助学生提高运用现代工具解决问题的能力。 本书主要适用于高等院校机械设计制造及其自动化专业本科生使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。

庞新宇，太原理工大学教授。1997年本科毕业于太原理工大学仪器仪表及检测技术专业，并留校参加工作；2004年获太原理工大学机械设计及理论硕士学位；2011年获太原理工大学机械设计及理论博士学位；2013-2015年在太重煤机博士后工作站工作。主讲《机械控制工程基础》、《机械故障诊断学基础》、《现代控制工程》。2020年，《机械控制工程基础》获评山西省精品课。

第1章 绪论 1.1 自动控制系统的基本原理 1.1.1 控制系统举例 1.1.2 反馈控制系统的构成 1.1.3 对控制系统的基本要求 1.2 自动控制系统的分类 1.2.1 按控制系统有无反馈分 1.2.2 按输入量的变化规律分 1.3 机械控制工程研究的对象与方法 1.4 控制理论发展简史 1.5 本课程的教学方法 习题 第2章 控制系统的数学模型 2.1 控制系统的微分方程 2.1.1 线性系统与非线性系统 2.1.2 建立线性系统微分方程的步骤 2.1.3 机械系统的微分方程 2.1.4 电气系统的微分方程 2.1.5 系统非线性微分方程的线性化 2.2 拉普拉斯变换 2.2.1 拉普拉斯变换的定义 2.2.2 典型时间函数的拉氏变换 2.2.3 拉普拉斯变换定理 2.2.4 拉普拉斯反变换 2.2.5 部分分式展开法 2.3 传递函数 2.3.1 传递函数的概念 2.3.2 基本环节的传递函数 2.4 系统的方框图及其连接 2.4.1 控制系统的基本连接方式 2.4.2 扰动作用下的闭环控制系统 2.4.3 方框图的变换与简化 2.4.4 梅逊公式 2.5 利用MATLAB建立控制系统数学模型 2.5.1 传递函数 2.5.2 控制系统的零-极点模型 2.5.3 传递函数的特征根及零-极点图 2.5.4 控制系统的方框图模型 本章小结 习题 第3章 控制系统的时域分析 3.1 时间响应的基本概念 3.1.1 概念 3.1.2 时间响应的组成 3.1.3 典型输入信号 3.2 一阶系统的时间响应 3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应 3.2.2 一阶系统的单位脉冲响应 3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应 3.2.4 线性定常系统时间响应的性质