机械工程控制基础/曾孟雄

曾孟雄等的《机械工程控制基础》力求内容翔实，体系新颖，突出基础性、实用性、综合性和先进性。在编写过程中力求体现如下思路和特点：按认知规律编排教材内容和重难点布局，注重课程内容衔接与交叉引用，注重概念及工程性；全书围绕工程设计的基本要求“快速性、稳定性、准确性”开展系统分析与校正；坚持“系统”和“动态”两个观点，将分析研究的对象抽象为系统，运用控制理论的方法，解决机械工程中的稳态和动态实际问题；贯彻“时域”和“频域”两条分析主线，分别从时频两方面对系统性能进行分析和校正；注重控制工程仿真分析，强调MATLAB/Simulink建模仿真分析及优化。本书在文字叙述上力求深入浅出、循序渐进；在内容安排上既注意基础理论的系统阐述，同时也考虑到工程技术人员的实际需要，在介绍各种控制原理和方法时尽可能具体和实用。

曾孟雄等的《机械工程控制基础》介绍控制理论的基本原理及基本知
识，以及其在机械工程中的应用。内容包括机械工程控制的基本概念、控
制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的频域分析法、控
制系统的校正与工程设计、离散控制系统、MATLAB/Simulink在控制工程中
的应用等，每章都备有学习要点、本章小结及习题。
《机械工程控制基础》力求简明易懂，实用性强，可作为普通高等学
校机械工程类专业，特别是机械设计制造及其自动化专业的本科、专科教
材，也可供有关教师与工程技术人员作为参考资料。

第1章绪论
1.1机械工程控制概述
1.1.1控制理论与机械工程控制
1.1.2机械工程控制论的研究对象与任务
1.2控制系统的分类及组成
1.2.1控制系统的几种分类
1.2.2控制系统的基本组成
1.3控制系统的基本要求
1.4控制工程的发展与应用
1.4.1自动控制的发展阶段
1.4.2控制理论在机械制造发展中的应用
1.5本教材的结构体系
本章小结
习题
第2章控制系统的数学模型
2.1系统的数学模型
2.1.1系统的数学模型及分类
2.1.2列写系统数学模型的一般方法
2.2系统的微分方程
2.2.1列写微分方程的一般步骤
2.2.2典型系统的微分方程
2.3系统的传递函数
2.3.1传递函数的基本概念
2.3.2系统的特征方程、零点和极点及复域特征
2.3.3典型环节的传递函数
2.3.4系统传递函数的几个问题
2.4系统的传递函数方框图
2.4.1控制系统数学模型图形化的优点
2.4.2方框图的结构要素及建立
2.4.3传递函数方框图的等效变换
2.4.4复杂传递函数方框图化简与直接列写
2.4.5输入和干扰同时作用下的系统传递函数
2.5控制系统职能框图到传递函数框图的转化
本章小结
习题
第3章控制系统的时域分析法
3.1系统响应的构成和系统动态特性的时域特征
3.1.1时间响应及组成
3.1.2典型输入信号
3.2控制系统时域动态性能分析
3.2.1控制系统时域分析的基本方法及步骤
3.2.2一阶系统的时间响应
3.2.3二阶系统的时间响应
3.2.4控制系统的时域性能指标及计算
3.2.5高阶系统的时域分析
3.3控制系统稳定性时域分析
3.3.1系统稳定性的概念
3.3.2线性系统稳定性的充分必要条件
3.3.3劳斯（Routh）稳定性判据
3.4控制系统误差时域分析及计算
3.4.1系统的误差与偏差
3.4.2系统的稳态误差与稳态偏差
3.4.3系统的型次与偏差系数
3.4.4扰动作用下的稳态误差
3.4.5提高系统稳态精度的措施
本章小结
习题
第4章控制系统的频域分析法
4.1频域特性的基本概念
4.1.1频率特性
4.1.2对数频率特性
4.2典型环节及一般系统的频率特性
4.3频率特性的性能指标
4.4Nyquist和Bode稳定判据
4.4.1幅角原理
4.4.2Nyquist稳定判据
4.4.3原点为开环极点时的Nyquist判据
4.4.4根据Bode图判断系统的稳定性
4.5控制系统的相对稳定性
本章小结
习题
第5章控制系统校正与工程设计
5.1控制系统的设计与校正概述
5.1.1校正的概念
5.1.2校正的方式
5.1.3校正装置
5.2控制系统的设计指标要求
5.2.1控制系统时频性能指标及误差准则
5.2.2频域性能指标与时域性能指标的关系
5.2.3系统设计与校正的一般原则
5.3串联校正
5.3.1相位超前校正
5.3.2相位滞后校正
5.3.3相位滞后-超前校正
5.4并联校正
5.4.1反馈校正
5.4.2顺馈校正
5.5PID校正
5.5.1PID控制规律
5.5.2PID控制器类型
5.5.3PID控制器设计
5.6控制系统的工程设计实例
本章小结
习题
第6章离散控制系统
6.1离散控制系统概述
6.1.1采样控制系统与数字控制系统
6.1.2A/D转换器与D/A转换器
6.1.3离散控制系统的特点
6.2信号采样与采样定理
6.2.1信号采样
6.2.2采样定理
6.2.3采样信号的保持
6.3离散控制系统的数学模型-差分方程
6.3.1线性常系数差分方程
6.3.2差分方程的解法
6.4离散控制系统的传递函数
6.4.1脉冲传递函数的定义与求解
6.4.2脉冲传递函数的建立
6.5离散控制系统分析
6.5.1离散控制系统稳定性分析
6.5.2离散控制系统动态性能分析
6.5.3离散控制系统稳态性能分析
本章小结
习题
第7章MATLAB/Simulink在控制工程中的应用
7.1MATLAB/Simulink软件简介
7.1.1MATLAB工具箱及操作
7.1.2Simulink模块库及建模
7.2数学模型的MATLAB/Simulink实现
7.3基于MATLAB/Simulink的时间响应分析
7.4基于MATLAB/Simulink的频域分析
7.5基于MATLAB/Simulink的系统校正
7.5.1控制系统的Bode图校正
7.5.2控制系统的PID校正
7.6基于MATLAB/Simulink的离散系统分析与校正
7.6.1连续系统的离散化
7.6.2离散系统的单位阶跃响应
7.6.3离散系统的频域响应
本章小结
习题
附录A主要符号说明
附录BLaplace变换法
B.1Lalpace变换的定义
B.2典型函数的Laplace变换
B.3Laplace变换的主要定理
B.4Laplace逆变换
附录CZ变换与Z反变换
C.1Z变换的定义
C.2Z变换求法
C.3Z变换的基本定理
C.4Z反变换