《控制工程基礎》以分析控制系統性能為目的，總結了近年來教學實踐和教學改革的經驗，并借鑒了國內外同類優秀教材編撰而成。書中以大量機電系統的實際例子滲透于各個章節，使學習者掌握控制工程在工程實際中的應用。
全書共分八章，主要包括緒論、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析、控制系統的頻域分析、控制系統的性能分析、控制系統的綜合校正、采樣控制系統分析基礎、基于MATLAB的控制系統分析。書中每章均有一定數量的典型例題和習題，便于讀者學習和鞏固所學知識。
《控制工程基礎》主要面向機電類專業的“控制工程基礎”本科生教學，也可供工程技術人員參考。對于專科生和少學時專業可適當調整學時數。讀者通過對本課程的學習，不僅能掌握經典控制理論的基本分析和綜合方法，而且基本能應用MATLAB軟件分析和設計控制系統。
控制工程是研究“控制理論”在實際工程中應用的科學。隨著科學技術的發展，控制工程在信息學科、機械學科以及電氣學科等相關學科得到了廣泛的應用。在此背景下，我們編寫了本書。學習者通過對本課程的學習，不僅能掌握工程實際中經典控制系統的分析和綜合的基本方法，而且在使用計算機輔助工具——MATLAB對控制系統進行
分析和設計的能力方面也會有所提高。
全書共分八章，包括緒論、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析、控制系統的頻率分析、控制系統的性能分析、控制系統的綜合校正、采樣控制系統分析基礎以及基于MATLAB的控制系統分析等內容。本書在闡述上力求內容精簡，重點突出，淺顯易懂，并有創新，著眼點是系統性能分析和系統性能改進，而不是系統設計。因此，本書除有意識將控制系統的穩定性、穩態誤差以及動態性性能等問題結合在各章節中介紹外，還將控制系統性能分析獨立成章。此外，本書還以高性能的數值計算和可視化軟件MATLAB為工具，闡述了基MATLAB的控制系統仿真分析。
本書由曾勵任主編，陳飛、張帆、孫進任副主編，第1章、第8章由孫進編寫，第2章由陳飛編寫，第3章、第4章、第5章、第6章由曾勵編寫，第7章由張帆編寫，附錄由陳秋月編寫，其他參加編寫的還有徐正杰、胡道天、楊艷能，全書由曾勵修改并統稿。
本書在編寫過程中得到了揚州大學出版基金的資助，并參考了許多同類教材和著作，在此對有關人員表示深深的謝意。限于編者的水平，書中錯誤及疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
編 者
前言
第1章 緒論
1.1 控制工程概述
1.2 控制系統的結構
1.2.1 開環控制系統
1.2.2 閉環控制系統
1.2.3 反饋控制系統的組成
1.3 控制系統的基本類型
1.3.1 按輸入信號的特征分類
1.3.2 按控制器的實現方式分類
1.3.3 按有無誤差分類
1.4 對控制系統的基本要求
1.4.1 穩定性
1.4.2 快速性
1.4.3 準確性
習題
第2章 控制系統的數學模型
2.1 控制系統的微分方程
2.1.1 線性系統與非線性系統
2.1.2 微分方程的建立
2.1.3 微分方程的求解
2.2 控制系統的傳遞函數
2.2.1 傳遞函數的定義
2.2.2 傳遞函數的特點
2.2.3 傳遞函數的形式
2.3 典型環節的傳遞函數
2.3.1 比例環節
2.3.2 微分環節
2.3.3 積分環節
2.3.4 慣性環節
2.3.5 一階微分環節
2.3.6 二階振蕩環節
2.3.7 二階微分環節
2.3.8 延時環節
2.4 控制系統的函數框圖模型
2.4.1 控制系統的基本連接方式
2.4.2 擾動作用下的閉環控制系統
2.4.3 函數框圖的繪制
2.4.4 函數框圖的簡化
2.5 典型系統的數學模型分析
2.5.1 機械系統
2.5.2 電氣系統
2.5.3 機、電、液系統
習題
第3章 控制系統的時域分析
3.1 控制系統的瞬態響應
3.1.1 典型輸入信號
3.1.2 時間響應及其組成
3.1.3 控制系統的時域性能指標
3.2 一階系統的數學模型及時間響應
3.2.1 一階系統的數學模型
3.2.2 一階系統的時間響應
3.3 二階系統的數學模型、時間響應及時
域性能指標
3.3.1 二階系統的數學模型
3.3.2 二階系統的時間響應
3.3.3 二階系統的時域性能指標
3.4 高階系統的時間響應及性能分析
3.4.1 高階系統的時間響應
3.4.2 高階系統的性能分析
習題
第4章 控制系統的頻域分析
4.1 頻率特性的基本概念
4.1.1 頻率響應
4.1.2 頻率特性及其求取方法
4.1.3 頻率特性的圖形表示法
4.2 典型環節的頻率特性
4.2.1 比例環節
4.2.2 積分環節和微分環節
4.2.3 慣性環節和一階微分環節
4.2.4 二階振蕩環節和二階微分環節
4.2.5 延時環節
4.3 控制系統的開環頻率特性
4.3.1 系統的開環極坐標圖
4.3.2 系統的開環Bode圖
4.4 系統的閉環頻率特性
4.4.1 系統的閉環頻率特性圖
4.4.2 由開環頻率特性估計閉環頻率
特性
4.4.3 系統的閉環頻域性能指標
習題
第5章 控制系統的性能分析
5.1 控制系統的穩定性分析
5.1.1 控制系統穩定性的基本概念
5.1.2 代數穩定性判據
5.1.3 頻域判據
5.1.4 控制系統的相對穩定性分析
5.2 控制系統的誤差分析
5.2.1 系統誤差和誤差傳遞函數
5.2.2 系統靜態誤差分析與計算
5.2.3 系統動態誤差分析與計算
5.2.4 開環特性與穩態誤差的關系
5.3 控制系統的動態性能分析
5.3.1 動態性能與開環頻率特性的
關系
5.3.2 動態性能與閉環頻率特性的
關系
習題
第6章 控制系統的綜合校正
6.1 控制系統校正概述
6.2 控制系統的串聯校正
6.2.1 相位超前校正
6.2.2 相位滯后校正
6.2.3 滯后?超前校正
6.2.4 PID校正
6.3 控制系統的并聯校正
6.3.1 反饋校正
6.3.2 順饋校正
習題
第7章 采樣控制系統分析基礎
7.1 概述
7.2 信號的采樣與復原
7.2.1 信號的采樣
7.2.2 信號的復原
7.3 采樣控制系統的Z變換與Z反變換
7.3.1 Z變換的定義
7.3.2 Z變換的性質
7.3.3 Z反變換
7.4 線性采樣控制系統的差分方程
7.4.1 差分方程的數學描述
7.4.2 差分方程的求解
7.5 采樣控制系統的脈沖傳遞函數
7.5.1 脈沖傳遞函數概述
7.5.2 脈沖傳遞函數的求解方法
7.5.3 脈沖傳遞函數的連接方式
7.5.4 閉環系統的脈沖傳遞函數
7.6 采樣控制系統的性能分析
7.6.1 采樣控制系統的穩定性分析
7.6.2 采樣控制系統的穩態誤差
7.6.3 采樣控制系統的動態性能分析
習題
第8章 基于MATLAB的控制系統
分析
8.1 MATLAB語言簡介
8.1.1 基本操作及命令
8.1.2 MATLAB函數
8.1.3 繪制響應曲線
8.1.4 MATLAB語言的聯機幫助功能
8.2 控制系統數學模型的MATLAB描述
8.2.1 連續系統數學模型的MATLAB
描述
8.2.2 離散系統數學模型的MATLAB
描述
8.2.3 各種數學模型之間的轉換
8.2.4 控制系統的模型建立
8.2.5 Simulink建模方法
8.3 控制系統的性能分析
8.3.1 控制系統的時域分析
8.3.2 控制系統的頻域分析
8.3.3 控制系統的穩定性分析
8.4 控制系統的校正課程設計實例
習題
附錄拉普拉斯變換
參考文獻
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