控制工程基礎（簡體書）

本書結合機械大類備專業及相近專業的發展和教學需要，較為系統地介紹了機械控制工程的基本內容。全書由3個模塊組成，即經典控制理論（第1 ～7章）、離散控制系統（第8章）、現代控制理論（第9章）。各模塊基本獨立，其中經典控制理論為基本部分。全書共分9章，主要內容有緒論、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析、根軌跡法、控制系統的頻域分析、控制系統的穩定性分析、控制系統的綜合與校正、離散控制系統、線性定常系統的狀態空間分析與綜合。本書內容豐富，敘述深入淺出，既注重理論的系統性，也注重方法的實用性，力圖做到將機械大類各專業的通用性要求與各個學校的具體要求有機地結合。
本書既可作為高等院校機械大類、近機類、能源類各本科專業的控制工程課程教材，也可作為從事控制工程的專業技術人員的參考用書。

第1章 緒論
　1.1 控制工程概述
1.1.1 控制系統的基本概念
1.1.2 控制系統的發展與應用
　1.2 控制系統的分類
1.2.1 按反饋情況分類
1.2.2 按輸入信號變化規律分類
1.2.3 按系統的數學描述分類
1.2.4 按系統內部的信號特征分類
　1.3 對控制系統的基本要求
1.3.1 穩定性
1.3.2 快速性
l.3.3 精確性
　習題
第2章 控制系統的數學模型
　2.1 系統的微分方程
2.1.1 列寫微分方程的一般方法
2.1.2 控制系統微分方程的列寫
　2.2 拉氏變換
2.2.1 拉氏變換的定義
2.2.2 拉氏變換定理
2.2.3 拉氏反變換
　2.3 系統的傳遞函數
2.3.1 傳遞函數的定義
2.3.2 傳遞函數的基本性質
2.3.3 典型環節的傳遞函數
　2.4 系統的框圖及其簡化
2.4.1 繪制系統框圖的一般步驟
2.4.2 框圖的連接方式
2.4.3 框圖的簡化
　2.5 控制系統的傳遞函數
2.5.1 開環傳遞函數
2.5.2 給定輸入作用下的閉環傳遞函數
2.5.3 擾動作用下的閉環傳遞函數
　2.6 信號流圖和梅遜公式
2.6.1 信號流圖
2.6.2 梅遜公式
　習題
第3章 控制系統的時域分析
　3.1 時問響應以及典型輸入信號
3.1.1 時間響應的概念
3.1.2 典型輸入信號
　3.2 一階系統的時域分析
3.2.1 一階系統的數學模型
3.2.2 一階系統的單位階躍響應
3.2.3 一階系統的脈沖響應
　3.3 二階系統的時域分析
3.3.1 二階系統的數學模型
3.3.2 二階系統的單位階躍響應
3.3.3 二階系統階躍響應的性能指標
3.3.4 二階系統的脈沖響應
　3.4 高階系統的時域分析
3.4.1 高階系統的單位階躍響應
3.4.2 閉環主導極點
3.4.3 高階系統階躍性能指標估算
　3.5 系統穩態誤差分析
3.5.1 偏差及穩態誤差的概念
3.5.2 系統的類型和偏差系數
3.5.3 典型輸入作用下的穩態誤差
3.5.4 擾動作用下的穩態誤差
3.5.5 提高系統穩態精度的措施
　習題
第4章 根軌跡法
　4.1 根軌跡的基本概念
4.1.1 根軌跡
4.1.2 根軌跡方程、相角條件及幅值條件
　4.2 繪制根軌跡的基本規則
　4.3 廣義根軌跡
4.3.1 參數根軌跡
4.3.2 零度根軌跡
　4.4 利用根軌跡法進行系統性能分析
　習題
第5章 控制系統的頻域分析
　5.1 頻率特性概述
5.1.1 頻率特性的基本概念
5.1.2 頻率特性的求取方法
5.1.3 頻率特性分析法的特點
　5.2 頻率特性的極坐標圖（奈奎斯特圖）
5.2.1 極坐標圖的基本概念
5.2.2 典型環節的極坐標圖
5.2.3 極坐標圖的一般畫法
　5.3 頻率特性的對數坐標圖（波特圖）
5.3.1 對數坐標圖的基本概念
5.3.2 典型環節的對數坐標圖
5.3.3 對數坐標圖的一般畫法
5.3.4 最小相位系統和非最小相位系統
　5.4 頻域性能指標與時域性能指標間的關系
5.4.1 閉環頻率特性及其性能指標
5.4.2 二階系統時域響應與頻域響應的關系
　習題
第6章 控制系統的穩定性分析
　6.1 代數穩定性判據
6.1.1 穩定性的基本概念
6.1.2 系統穩定的條件
6.1.3 勞斯（Routh）穩定性判據
　6.2 頻域穩定性判據
6.2.1 奈奎斯特穩定性判據
6.2.2 對數頻率特性穩定性判據
　6.3 系統的相對穩定性
6.3.1 相位裕量
6.3.2 幅值裕量
　習題
第7章 控制系統的綜合和校正
　7.1 系統校正的基本概念
7.1.1 系統的性能指標
7.1.1 校正的概念
7.1.3 校正的分類
　7.2 校正方法和校正裝置的設計
7.2.1 超前校正
7.2.2 滯后校正
7.2.3 滯后超前校正
7.2.4 PID調節器
7.2.5 反饋校正
　習題
第8章 離散控制系統
　8.1 有關離散控制系統的基本概念
　8.2 信號的采樣、保持及轉換
8.2.1 采樣過程
8.2.2 采樣定理
8.2.3 零階保持器
8.2.4 A/D轉換與D/A轉換
8.3 Z變換及其反變換
8.3.1 Z變換
8.3.2 Z反變換
　8.4 離散系統的數學模型
8.4.1 差分方程及其解法
8.4.2 脈沖傳遞函數
　8.5 離散系統的穩定性分析
8.5.1 [s]平面到[Z]平面的映射
8.5.2 離散系統穩定的充分必要條件
8.5.3 w變換及基于w變換的離散系統穩定性分析
　8.6 離散系統的穩態誤差分析
8.6.1 離散系統穩態誤差的計算方法
8.6.2 離散系統的類型與穩態誤差系數
　8.7 離散系統的瞬態響應分析
8.7.1 瞬態響應分析方法
8.7.2 采樣器和零階保持器對系統動態性能的影響
8.7.3 閉環脈沖傳遞函數極點分布與系統瞬態響應的關系
　習題
第9章 線性定常系統的狀態空間分析與綜合
　9.1 控制系統的狀態空間表達式
9.1.1 狀態空間表達式及模擬結構圖
9.1.2 建立狀態空間表達式
9.1.3 傳遞函數與狀態空間表達式的等價轉換
9.1.4 狀態空間表達式變換為對角線和約旦標準型
　9.2 控制系統狀態空間表達式的解
9.2.1 齊次狀態方程的解
9.2.2 狀態轉移矩陣（矩陣指數函數）
9.2.3 非齊次狀態方程的解
　9.3 控制系統的能控性與能觀性
9.3.1 能控性的定義及判別準則
9.3.2 能觀性的定義及判別準則
9.3.3 能控性與能觀性的對偶關系
9.3.4 能控標準型與能觀標準型
9.3.5 系統的規范分解
　9.4 狀態反饋與狀態觀測器
9.4.1 狀態反饋
9.4.2 狀態觀測器
9.4.3 帶狀態觀測器的閉環控制系統
　習題
參考文獻