本教材是在董景新、赵长德等编著的《控制工程基础(第2版)》的基础上,引入近年来相关内容的发展重新编写的,主要面向机械类、仪器类及其他非控制专业本科生,被列入普通高等教育“十一五”**级规划教材。主要内容包括控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算、控制系统的综合与校正、根轨迹法、控制系统的非线性问题、计算机控制系统。该教材突出机械运动作为主要控制对象,并对其数学模型和分析综合**作了介绍;着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明, 并简化或略去了与机电工程距离较远、较艰深的严格数学推导内容;引入和编写了较多的例题和习题,便于自学。本教材融入了有关的机电一体化新技术和新分析方法,可供相关领域的科技人员参考。同时,为了配合本教材的使用,还制作了《控制工程基础实验指导》、教师用《控制工程基础习题解》和多媒体课件,以供选用。

1 概论
1.1 控制理论在工程中的应用和发展
1.2 自动控制系统的基本概念
1.3 控制理论在机械制造工业中的应用
1.4 课程主要内容及学时安排
例题及习题
2 控制系统的动态数学模型
2.1 基本环节数学模型
2.2 数学模型的线性化
2.3 拉氏变换及反变换
2.4 传递函数以及典型环节的传递函数
2.5 系统函数方块图及其简化
2.6 系统信号流图及梅逊公式
2.7 受控机械对象数学模型
2.8 绘制实际物理系统的函数方块图
2.9 控制系统数学模型的MATLAB实现
2.10 状态空间方程的基本概念
例题及习题
3 时域瞬态响应分析
3.1 时域响应以及典型输入信号
3.2 一阶系统的瞬态响应
3.3 二阶系统的瞬态响应
3.4 时域分析性能指标
3.5 高阶系统的瞬态响应
3.6 借助MATLAB进行系统时间响应分析
3.7 时域瞬态响应的实验方法
例题及习题
4 控制系统的频率特性
4.1 机电系统频率特性的概念及其基本实验方法
4.2 极坐标图
4.3 对数坐标图
4.4 由频率特性曲线求系统传递函数
4.5 由单位脉冲响应求系统的频率特性
4.6 对数幅相特性图
4.7 控制系统的闭环频响
4.8 机械系统动刚度的概念
4.9 借助MATLAB进行控制系统的频域响应分析
4.10 小结
例题及习题
5 控制系统的稳定性分析
5.1 系统稳定性的基本概念
5.2 系统稳定的充要条件
5.3 代数稳定性判据
5.4 乃奎斯特稳定性判据
5.5 应用乃奎斯特稳定性判据分析延时系统的稳定性
5.6 由伯德图判断系统的稳定性
5.7 控制系统的相对稳定性
5.8 借助MATLAB分析系统稳定性
5.9 李雅普诺夫稳定性方法
例题及习题
6 控制系统的误差分析和计算
6.1 稳态误差的基本概念
6.2 输入引起的稳态误差
6.3 干扰引起的稳态误差
6.4 减小系统误差的途径
6.5 动态误差系数
例题及习题
7 控制系统的综合与校正
8 根轨迹法
9 控制系统的非线性问题
10 计算机控制系统
附录A 拉普拉斯变换表
附录B 高阶*优模型*佳频比的证明
习题参考答案
参考文献

1 概论
本章引导读者走进控制工程领域,主要介绍控制理论在工程中的应用和发展、自动控制系统的基本概念以及控制理论在机械制造工业中的一些具体应用;同时也介绍本书的主要内容以及作为教材的讲授学时安排建议。
1.1 控制理论在工程中的应用和发展
控制理论是在产业革命的背景下,在生产和军事需求的刺激下,自动控制、电子技术、计算机科学等多种学科相互交叉发展的产物。控制论的奠基人美国科学家维纳(Wiener N.)从1919年开始萌发了控制论的思想,1940年提出了数字电子计算机设计的5点建议。第二次世界大战期间,维纳参加了火炮自动控制的研究工作,他把火炮自动打飞机的动作与人狩猎的行为做了对比,并且提炼出了控制理论中*基本和*重要的反馈概念。他提出,准确控制的方法可以把运动结果所决定的量,作为信息再反馈回控制仪器中,这就是**的负反馈概念。驾驶车辆也是由人参与的负反馈调节着。人们不是盲目地按着预定不变的模式来操纵车上的驾驶盘,而是发现靠左了,就向右边做一个修正,反之亦然。因此他认为,目的性行为可以引作反馈,可以把目的性行为这个生物所特有的概念赋予机器。于是,维纳等在1943年发表了《行为,目的和目的论》。同时,火炮自动控制的研制获得成功,这些是控制论萌芽的重要实物标志。1948年,维纳所著《控制论》的出版,标志着这门学科的正式诞生。
20世纪50年代以后,一方面在控制理论的指导下,火炮及导弹控制技术极大地发展,数控、电力、冶金自动化技术突飞猛进;另一方面在自动控制装备的需求和发展的基础上,控制理论也不断向纵深发展。1l954年,我国科学家钱学森在美国运用控制论的思想和方法,用英文出版了《工程控制论》,首先把控制论推广到工程技术领域。接着短短的几十年里,在各国科学家和科学技术人员的努力下,又相继出现了生物控制论、经济控制论和社会控制论等,控制理论已经渗透到各个领域,并伴随着其他科学技术的发展,极大地改变了整个世界。
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