本书全面系统地介绍了机械控制工程与MATLAB相结合的应用成果。
全书共7章,第1章主要介绍了机械控制理论的一些基础内容和MATLAB的应用特点;第2章是MATLAB基础;第3章介绍了多种物理系统的数学模型的建模实例,补充了拉普拉斯变换和拉普拉斯反变换的MATLAB方法,介绍了基于MATLAB的传递函数描述和Simulink方框图的构造方法和相似性等;第4章介绍了在时域分析中针对理论表达式的MATLAB编程和MATLAB函数应用,实现了时域分析曲线的生成和相关重要参数的获取;第5章介绍了基于MATLAB的Nyquist图和bode图的自动生成方法;第6章介绍了Routh稳定判据、基于MATLAB的Nyquist和bode稳定规则和几个稳定性工程应用实例。第7章通过实例讲授了利用MATLAB编程实现针对真实系统的PID校正和串联校正方法。
该书供“机械设计制造及自动化”专业学生使用,同时也适合其他与机械有关专业学生参考。

第1章 绪论
1.1 自动控制系统的一般概念
1.1.1 系统的描述
1.1.2 控制和控制系统的概念
1.2 开环控制系统与闭环控制系统
1.3 自动控制系统的分类
1.3.1 线性控制系统和非线性控制系统
1.3.2 恒值控制系统和随动系统
1.3.3 连续控制系统和离散控制系统
1.4 自动控制系统的品质要求
1.5 自动控制系统的常用研究方法
1.6 自动控制系统的数学模型及MATLAB描述方法
习题
第2章 MATLAB基础知识
2.1 引言
2.1.1 MATLAB发展历程
2.1.2 MATLAB系统构成
2.1.3 MATLAB工具箱
2.1.4 MATLAB 7.0/Simulink 6.0*新特点
2.2 MATLAB桌面操作环境
2.2.1 MATLAB启动和退出
2.2.2 MATLAB主菜单及功能
2.2.3 MATLAB命令窗口
2.2.4 MATLAB工作空间
2.2.5 MATLAB文件管理
2.2.6 MATLAB帮助使用
2.3 MATLAB数值计算
2.3.1 MATLAB数值类型
2.3.2 矩阵运算
2.4 关系运算和逻辑运算
2.5 符号运算
2.5.1 符号运算基础
2.5.2 常用符号运算
2.5.3 控制系统中常用的符号运算
2.6 MATLAB常用绘图命令
2.7 MATLAB程序设计
2.7.1 MATLAB程序类型
2.7.2 MATIAB程序流程控制
2.7.3 MATLAB程序基本设计原则
习题
第3章 控制系统的数学模型
3.1 系统的微分方程
3.1.1 概述
3.1.2 列写微分方程的一般方法
3.2 数学模型建模实例
3.3 系统按数学模型的分类
3.4 控制系统的线性化数学模型
3.5 拉普拉斯变换
3.6 拉普拉斯反变换
3.7 系统的传递函数
3.7.1 传递函数的定义与性质
3.7.2 传递函数的零点、极点和放大系数
3.8 典型环节及其传递函数
3.8.1 环节的概念
3.8.2 环节的分类
3.9 相似原理
3.10 MATLAB的仿真集成环境Simulink
3.10.1 传递函数方框图
3.10.2 仿真工具Simulink
3.11 系统模型的连接
3.11.1 模型串联
3.11.2 模型并联
3.11.3 反馈连接
3.11.4 系统扩展
3.12 状态空问法建模
3.13 系统模型的转换
习题
第4章 控制系统的时域分析
第5章 系统的频率响应法
第6章 系统的稳定性
第7章 系统的性能指标与校正
参考文献

第1章 绪论
人类文明是从**把石刀开始的。与此同时,也就开始了“制造工艺工程”,开始、了对制造工艺过程的“控制”。这时对劳动着的原始人而言,手是执行装置,用以操作生产工具——石刀,感觉器官是检测装置,感受着制造过程中的各种信息,人脑是**控制装置,对获得的信息进行分析、比较,作出判断、决策。由此可以看出:即使在极为原始的制造工艺过程中,也已经有了执行、检测、控制环节,它们构成了一个闭环的自动控制系统。
“机械控制工程”是阐明和研究自动控制共同规律的一门技术科学,它以自动控制系统为研究对象。机械控制工程技术是自动化技术的主要分支,各种自动控制系统是工业生成设备自动化不可缺少的组成部分,机械控制系统的性能好坏直接关系着产品质量和生产效率的提高。同时“机械控制工程基础”这门课也是以后学习机器人工程技术基础、测试技术和机电一体化技术等课程的必修课程,它是一门十分重要的专业基础课。
目前,控制理论在机械制造领域中应用*为活跃的有下面的几个主要方面。
(1)在机械制造过程自动化方面。现代生产向机械制造过程的自动化提出了越来越多、越来越高的要求:一方面是所采用的生产设备与控制设备越来越复杂;另一方面是所要求的技术经济指标越来越高。这就必然导致“自动化”、“可靠性”和“*优化”的结合,从而使得机械制造过程的自动化技术从一般的自动机床、自动生产线发展到数控机床、多维计算机控制设备、柔性自动生产线、无人化车间乃至设计、制造、管理一体化的计算机集成制造系统(CIMS)。还可以预期,伴随着制造理论、计算机网络技术和智能化以及管理科学的发展,还将发展到网络环境下的智能制造系统,包括网络化的制造系统的组织与控制,当然也包括智能机器人、智能机床,以及其中的智能控制,乃至于发展到全球化制造。
(2)在对加工过程的研究方面,现代生产一方面是生产效率越来越高,例如,高速切削(磨削)、**切削(磨削)、高速工程等日益获得广泛应用;另一方面是加工质量特别是加工精度越来越高,使加工过程中的“动态效应”不容忽视。这就要求把加工过程如实地作为一个动态系统加以研究。
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