機械工程控制基礎（簡體書）

《機械工程控制基礎》以經典控制理論為基本內容，重點介紹其基本原理、工程分析、設計方法及其在機械工程自動控制系統中的應用。全書共分8章，第1章是緒論，第2章至第6章以線性時不變系統為對象，介紹控制系統的數學模型、控制系統的時域分析、根軌跡法、系統的頻率特性分析、系統的性能指標與校正設計等內容，將系統的穩定性分析、誤差分析穿插于時、頻域分析的章節中；第7章介紹非線性系統，著重介紹非線性系統中的相平面分析；第8章介紹系統辨識，包含系統辨識的定義及線性模型的最小二乘參數估計。由于MATI，AB已經廣泛應用于工程技術各領域，尤其在控制系統的分析、仿真及設計中，因此在《機械工程控制基礎》各章中都有一定的篇幅介紹MATLAB／Simulink基礎及在系統分析中的應用實例，以方便讀者對M.ATLAB這個重要工具的熟悉及使用。
《機械工程控制基礎》主要面向普通高等學校機械類專業的本科學生。對于高職高專或其他少學時專業的學生，也可以根據其教學要求，在對書中的章節進行必要調整的基礎上加以選用。也可以作為一般工程技術人員學習控制技術時參考。

第1章 緒論
1.1 控制技術發展綜述
1.2 自動控制的基本原理及系統構成
1.2.1 開環控制系統
1.2.2 閉環控制系統
1.3 控制系統的分類
1.4 對控制系統的基本要求
習題

第2章 控制系統的數學模型
2.1 拉普拉斯變換
2.1.1 拉普拉斯變換及逆變換
2.1.2 常用函數的拉普拉斯變換
2.1.3 拉普拉斯變換的主要定理
2.1.4 拉普拉斯變換的應用
2.2 傳遞函數
2.2.1 傳遞函數的定義
2.2.2 典型環節的傳遞函數
2.3 傳遞函數的方塊圖表示及運算
2.3.1 方塊圖的定義及組成
2.3.2 閉環控制系統的方塊圖
2.3.3 系統方塊圖的繪制
2.3.4 方塊圖的等效變換及運算法則
2.4 信號流圖及梅遜公式
2.4.1 信號流圖的概念及術語
2.4.2 信號流圖的性質及化簡
2.4.3 梅遜公式
2.5 系統數學模型的MATLAB表示
2.5.1 連續系統數學模型的MATLAB表示
2.5.2 基於Simulink的系統建模
習題

第3章 控制系統的時域分析
3.1 典型輸入信號
3.2 一階系統的時間響應
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 一階系統的單位脈沖響應
3.2.4 線性定常系統的重要特性
3.3 二階系統的時間響應
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 二階系統的瞬態響應指標
3.4 控制系統的誤差分析
3.4.1 控制系統的分類
3.4.2 誤差與偏差
3.4.3 偏差傳遞函數
3.4.4 穩態偏差的計算
3.4.5 干擾作用下的穩態偏差
3.4.6 動態誤差
3.5 控制系統的穩定性分析
3.5.1 穩定性的基本概念
3.5.2 系統穩定的條件
3.5.3 勞斯(Routh)穩定判據
3.6 基於MATLAB的時域分析
3.6.1 線性系統的MATLAB表示
3.6.2 時域分析中MATLAB相關函數及應用
3.6.3 MATLAB在穩定性分析中的應用
習題

第4章 根軌跡法
4.1 根軌跡的基本概念
4.2 根軌跡的幅值條件和相角條件
4.3 繪制根軌跡的基本規則
4.4 參數根軌跡
4.5 控制系統的根軌跡分析
4.6 利用MATLAB繪制根軌跡圖
習題

第5章 系統的頻率特性分析
5.1 頻率特性
5.1.1 頻率特性的概念
5.1.2 頻率特性的圖示方法
5.2 典型環節的頻率特性
5.2.1 比例環節
5.2.2 積分環節
5.2.3 微分環節
5.2.4 慣性環節
5.2.5 一階微分環節
5.2.6 振蕩環節
5.2.7 二階微分環節
5.2.8 延遲環節
5.3 系統的開環頻率特性
5.3.1 開環幅相曲線的繪制
5.3.2 開環對數頻率特性曲線的繪制
5.3.3 最小相位系統與非最小相位系統
5.4 頻域穩定判據與穩定裕量
5.4.1 奈氏判據的數學原理
5.4.2 奈奎斯特穩定判據
5.4.3 穩定裕量
5.5 閉環頻率特性的性能指標
5.5.1 閉環頻率特性圖
5.5.2 閉環頻率特性的特徵量
5.5.3 閉環頻域指標與時域指標的關係
5.6 利用MATLAB分析頻率特性
5.6.1 用MATLAB繪制奈奎斯特圖
5.6.2 用MATLAB繪制伯德圖
5.6.3 用MATLAB求穩定裕量
習題

第6章 系統的性能指標與校正設計
6.1 系統的性能指標
6.1.1 概述
6.1.2 綜合性能指標
6.2 系統的校正
6.2.1 校正的概念
6.2.2 校正的方式
6.3 串聯校正設計
6.3.1 相位超前校正
6.3.2 相位滯后校正
6.3.3 相位滯后－超前校正
6.4 PID校正設計
6.4.1 P控制器
6.4.2 PD控制器
6.4.3 PI控制器
6.4.4 PID控制器
6.4.5 常用無源校正網絡與有源校正網絡
6.5 反饋校正設計
6.5.1 反饋校正的原理
6.5.2 反饋校正的功能
6.5.3 反饋校正裝置的設計
6.6 順饋校正設計
6.7 利用MATLAB校正系統
習題

第7章 非線性系統
7.1 概述
7.1.1 典型非線性特性
7.1.2 非線性控制系統的特性
7.1.3 非線性系統的分析方法
7.2 非線性系統的描述函數分析法
7.2.1 描述函數的概念
7.2.2 典型非線性特性的描述函數
7.2.3 用描述函數分析非線性系統
7.3 非線性系統的相平面分析
7.3.1 相平面法的概念
7.3.2 相軌跡的性質
7.3.3 相平面圖的繪制方法
7.3.4 奇點和奇線
7.3.5 兩個非線性系統的相平面分析
習題

第8章 系統辨識
8.1 概述
8.1.1 系統辨識的定義
8.1.2 系統辨識的基本內容
8.1.3 系統辨識的研究目的
8.2 線性靜態模型的最小二乘參數估計
8.2.1 最小二乘法的基本原理和算法
8.2.2 最小二乘法的性質
8.3 線性動態模型的最小二乘參數估計
習題
附錄I 拉普拉斯變換表
附錄Ⅱ 拉普拉斯變換的主要性質
參考文獻