本書主要介紹經典控制論及其應用，包括三部分10章的內容。第一部分主要介紹經典控制論的數學基礎；第二部分是經典控制理論，包括系統的數學模型、系統的時域分析、根軌跡法、系統的頻率特性、系統的穩定性、系統的性能校正、離散控制系統的分析和校正；第三部分主要介紹基于MATLAB軟件進行控制系統的計算機仿真與輔助設計。
董明曉，山東建筑大學精密制造與測控技術研究所所長，山東建筑大學機電系統創新設計及其現代控制理論與技術研究科研創新團隊負責人。國家自然科學基金同行評審專家，國家文化行業專家資源庫專家，山東省、重慶市、上海市等科技計劃項目評審專家、自然科學基金項目結題評審專家、科學技術獎評審專家。2012年被評為校師德標兵，2013獲得校“三八紅旗標兵”榮譽稱號，2013年獲得山東省教育工會“三八紅旗手”榮譽稱號。
目 錄
第1章 緒論 （1）
1.1 概述 （1）
1.2 工程控制理論的研究對象和研究內容 （2）
1.3 控制系統 （2）
1.3.1 系統 （2）
1.3.2 反饋控制系統 （3）
1.3.3 控制系統分類 （5）
1.4 對控制系統的基本要求 （9）
1.5 本課程的特點及學習方法 （10）
1.6 本章小結 （10）
1.7 習題 （10）
第2章 機械工程控制論的數學基礎 （11）
2.1 復數和復變函數 （11）
2.1.1 復數 （11）
2.1.2 復數的運算規則 （11）
2.1.3 復變函數的零點和極點 （12）
2.2 拉氏變換 （12）
2.2.1 拉氏變換的定義 （13）
2.2.2 典型時間函數的拉氏變換 （13）
2.2.3 拉氏變換的主要運算定理 （17）
2.3 拉氏逆變換 （21）
2.3.1 拉氏逆變換的定義 （21）
2.3.2 拉氏逆變換的數學方法 （21）
2.4 拉氏變換在控制工程中的應用 （24）
2.5 本章小結 （26）
2.6 習題 （27）
第3章 系統的數學模型 （28）
3.1 系統的時域數學模型 （28）
3.1.1 系統微分方程 （28）
3.1.2 非線性微分方程線性化處理 （29）
3.1.3 機械系統微分方程 （30）
3.2 系統的復域數學模型 （36）
3.2.1 傳遞函數 （36）
3.2.2 傳遞函數的零點、極點和增益 （38）
3.2.3 典型環節的傳遞函數 （38）
3.3 系統傳遞函數方框圖 （47）
3.3.1 方框圖 （47）
3.3.2 傳遞函數方框圖的等效變換 （48）
3.3.3 傳遞函數方框圖的簡化 （51）
3.4 梅遜公式 （56）
3.5 系統的狀態空間模型 （56）
3.5.1 狀態變量與狀態空間表達式 （56）
3.5.2 線性系統的狀態方程 （57）
3.5.3 傳遞函數與狀態空間表達式相互轉化 （59）
3.6 本章小結 （60）
3.7 習題 （60）
第4章 系統的時域分析 （63）
4.1 系統的時間響應及其組成 （63）
4.1.1 系統的時間響應 （63）
4.1.2 非齊次二階線性微分方程的解及其解的組成 （63）
4.1.3 系統的時間響應組成 （64）
4.2 典型輸入信號 （66）
4.3 一階系統的時間響應 （67）
4.3.1 單位脈沖響應 （68）
4.3.2 單位階躍響應 （68）
4.3.3 單位斜坡響應 （69）
4.4 二階系統的時間響應 （71）
4.4.1 二階系統的傳遞函數 （72）
4.4.2 二階系統的極點 （73）
4.4.3 二階系統的單位脈沖響應 （74）
4.4.4 二階系統的單位階躍響應 （76）
4.5 系統的時域性能指標 （79）
4.5.1 系統的時域性能指標定義 （79）
4.5.2 一階系統的時域性能指標 （80）
4.5.3 二階系統的時域性能指標 （81）
4.6 高階系統的時域分析 （88）
4.6.1 典型三階系統的單位階躍響應 （88）
4.6.2 高階系統的單位階躍響應 （90）
4.7 系統的誤差分析與計算 （91）
4.7.1 系統的誤差與偏差 （92）
4.7.2 穩態誤差 （93）
4.7.3 系統類型 （93）
4.7.4 靜態誤差系數與穩態誤差 （94）
4.7.5 干擾作用下的穩態誤差 （97）
4.8 本章小結 （102）
4.9 習題 （102）
第5章 根軌跡法 （105）
5.1 根軌跡法概述 （105）
5.1.1 根軌跡的基本概念 （105）
5.1.2 根軌跡與系統性能 （107）
5.1.3 閉環零、極點與開環零、極點之間的關系 （108）
5.1.4 根軌跡方程 （110）
5.2 根軌跡繪制的基本法則 （111）
5.2.1 繪制根軌跡的基本法則 （111）
5.2.2 閉環極點的確定 （124）
5.3 廣義根軌跡 （125）
5.3.1 參數根軌跡 （125）
5.3.2 添加開環零點的作用 （128）
5.3.3 零度根軌跡 （129）
5.4 系統性能的分析和設計 （134）
5.4.1 閉環零、極點與時間響應的關系 （134）
5.4.2 系統性能的定性分析 （137）
5.4.3 控制系統的復域設計 （138）
5.5 本章小結 （143）
5.6 習題 （144）
第6章 系統的頻率特性 （146）
6.1 頻率特性 （146）
6.1.1 頻率響應與頻率特性 （146）
6.1.2 頻率特性的求法 （148）
6.1.3 微分方程、頻率特性、傳遞函數之間的關系 （149）
6.1.4 頻率特性的特點和作用 （150）
6.2 頻率特性的極坐標圖 （150）
6.2.1 極坐標圖 （150）
6.2.2 典型環節的Nyquist圖 （151）
6.2.3 含有積分環節系統的Nyquist圖 （156）
6.2.4 Nyquist圖的一般形狀 （157）
6.2.5 機電系統的Nyquist圖 （159）
6.3 頻率特性的對數坐標圖 （161）
6.3.1 對數坐標圖 （161）
6.3.2 典型環節的Bode圖 （162）
6.3.3 典型環節Bode圖的特點 （170）
6.3.4 繪制系統的Bode圖的步驟 （170）
6.3.5 機電系統的Bode圖 （172）
6.4 閉環頻率特性及頻域性能指標 （175）
6.4.1 閉環頻率特性 （175）
6.4.2 頻域性能指標 （175）
6.5 最小相位系統與非最小相位系統 （176）
6.5.1 最小相位系統與非最小相位系統的概念 （177）
6.5.2 產生非最小相位系統的環節 （178）
6.6 本章小結 （179）
6.7 習題 （179）
第7章 系統的穩定性 （181）
7.1 系統穩定性的概念及判別準則 （181）
7.1.1 穩定性的概念 （181）
7.1.2 判別系統穩定性的基本準則 （182）
7.2 Routh穩定判據 （184）
7.2.1 系統穩定的必要條件 （184）
7.2.2 系統穩定的充要條件 （185）
7.3 Nyquist穩定判據 （189）
7.3.1 Nyquist穩定判據簡介 （189）
7.3.2 開環含有積分環節系統的穩定性分析 （192）
7.3.3 具有延時環節的系統的穩定性分析 （196）
7.4 Bode穩定判據 （201）
7.4.1 Nyquist圖與Bode圖的對應關系 （201）
7.4.2 正負穿越的概念 （201）
7.4.3 Bode穩定判據 （202）
7.5 系統的相對穩定性 （204）
7.5.1 相位裕度與幅值裕度 （204）
7.5.2 條件穩定系統 （207）
7.6 本章小結 （210）
7.7 習題 （210）
第8章 系統的性能校正 （212）
8.1 控制系統的性能指標及性能校正 （212）
8.1.1 控制系統的性能指標 （212）
8.1.2 性能校正的概念 （213）
8.1.3 性能校正的分類 （213）
8.2 串聯校正 （214）
8.2.1 增益調整校正 （214）
8.2.2 相位超前校正 （214）
8.2.3 相位滯后校正 （219）
8.2.4 相位滯后—超前校正 （224）
8.3 PID校正 （229）
8.3.1 PID控制規律 （229）
8.3.2 PD調節器 （230）
8.3.3 PI調節器 （232）
8.3.4 PID調節器 （233）
8.4 反饋校正和順饋校正 （235）
8.4.1 反饋校正 （235）
8.4.2 順饋校正 （237）
8.5 本章小結 （237）
8.6 習題 （238）
第9章 離散控制系統的分析和校正 （240）
9.1 概述 （240）
9.2 信號的采樣與保持 （241）
9.2.1 信號的采樣 （241）
9.2.2 采樣定理 （243）
9.2.3 保持器 （245）
9.3 Z變換與Z逆變換 （245）
9.3.1 Z變換的定義 （245）
9.3.2 Z變換的性質 （248）
9.3.3 Z逆變換 （251）
9.4 離散控制系統的數學模型 （254）
9.4.1 線性常系數差分方程 （254）
9.4.2 差分方程的解 （255）
9.4.3 脈沖傳遞函數 （256）
9.5 離散控制系統的性能分析 （265）
9.5.1 離散控制系統的穩定性分析 （266）
9.5.2 離散控制系統的穩態誤差分析 （271）
9.5.3 離散控制系統的動態響應分析 （272）
9.6 離散控制系統的校正與設計 （274）
9.6.1 數字控制器D(z)的脈沖傳遞函數 （274）
9.6.2 最少拍系統的設計與校正 （275）
9.7 本章小結 （281）
9.8 習題 （281）
第10章 機械工程控制系統的計算機仿真與輔助設計 （283）
10.1 MATLAB仿真軟件簡介 （283）
10.1.1 MATLAB系統構成 （283）
10.1.2 MATLAB桌面操作環境 （284）
10.1.3 MATLAB程序設計 （287）
10.2 機械工程控制系統時域特性仿真 （289）
10.2.1 橋式起重機坐標系統 （289）
10.2.2 橋式起重機線性化模型 （290）
10.2.3 橋式起重機貨物擺動傳遞函數 （290）
10.2.4 橋式起重機貨物擺動傳遞函數頻率特性仿真 （290）
10.2.5 MATLAB源程序 （292）
10.3 機械工程控制系統頻率特性仿真 （293）
10.3.1 橋式起重機機構運動傳遞函數 （293）
10.3.2 橋式起重機機構運動傳遞函數頻率特性仿真 （293）
10.3.3 MATLAB源程序 （294）
10.4 機械工程控制系統根軌跡仿真 （295）
10.4.1 繪制根軌跡的相關MATLAB函數 （295）
10.4.2 電磁驅動水壓伺服機構及其線性化模型 （296）
10.4.3 電磁驅動水壓伺服機構的根軌跡仿真 （297）
10.4.4 磁盤驅動讀取系統的根軌跡仿真 （297）
10.4.5 未來超音速噴氣式客機的根軌跡仿真 （298）
10.5 機械工程控制系統穩定性仿真 （300）
10.5.1 集中供熱系統的數學模型 （300）
10.5.2 典型PID控制器 （301）
10.5.3 基于Nyquist穩定判據設計PID控制器 （302）
10.5.4 集中供熱系統的控制過程仿真 （303）
10.5.5 MATLAB源程序 （304）
10.6 機械工程控制系統性能校正仿真 （305）
10.6.1 熱處理爐的數學模型 （305）
10.6.2 典型PID控制器 （306）
10.6.3 基于Nyquist穩定判據設計PI控制器 （306）
10.6.4 熱處理爐的控制過程仿真 （307）
10.6.5 MATLAB源程序 （308）
主要符號說明 （310）
參考文獻 （311）
新書資訊