控制工程基礎

作　者：王積偉，吳振順 主編

出 版 社：高等教育出版社

出版時間： 2001-8-1

字　數： 550000

頁　數： 357

開　本： 16開

紙　張：膠版紙

I S B N ： 97870401 00587

包　裝：平裝

定價：26.20

全書共分8章：第1章控制系統的基本概念，第2章數學模型，第3章時域分析法，第4章頻域分析法，第5章控制系統的設計和校正，第6章線性離散系統，第7章狀態空間分析法，第8章控制系統的應用和分析。書末附有5個附錄。每章附有習題，附錄E有習題參考答案。

本書的特點是：淡化經典控制與現代控制的界限，突出方法論；重點闡述共性問題，適應拓寬專業口徑的需要；不苛求嚴格的數學推證，從直觀的物理概念出發分析問題、解決問題；特別重視工程應用，除每章附有較多機、電、液、氣方面的例題外，還專辟一章介紹控制理論在工程中應用的成功實例；取材新穎，採用MATLAB等先進軟體分析和設計系統；編寫體系符合教學規律，好教易學；傳授科學知識與培養創新能力並重。

第1章　控制系統的基本概念

第2章　數學模型

第3章　時域分析法

第4章　頻域分析法

第5章　控制系統的設計和校正

第6章　線性離散系統與Z變換

第7章　狀態空間分析法

第8章　控制系統的應用和分析

附錄A　常用函數的拉氏變換和Z變換表

附錄B　Z變換基本定理

附錄C　矩陣運算

附錄D　基本的數值解法

附錄E　習題參考答案

參考文獻

本書以介紹工程上廣為應用的經典控制論為主，使讀者學會信息處理和系統分析與綜合的基本方法。同時，書中還簡要介紹了非線性系統、計算機採樣控制系統和控制系統計算機輔助分析的基本方法，以使讀者建立起這方面的基本概念。全書共九章，包括系統的數學模型、時域響應分析、頻域響應分析、穩定性分析、誤差分析、系統的綜合與校正、非線性系統和計算機採樣控制系統。本書適合於機械設計製造及自動化專業、材料成型與控制工程專業。

本書為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。

本書主要介紹工程中廣為應用的經典控制理論和現代控制理論中控制系統分析與綜合的基本方法。全書共分十章：前六章屬於經典控制理論國的線性定常連續控制系統問題，闡明了自動控制的三個基本問題，即模型、分析和控制；第七章和第八章分別為非線性系統及機採樣控制系統；第九章為現代控制理論基礎；第十章為典型控制系統的分析與設計實例。本書總結了編者多年教學經驗，且參考國內外教材特點，精選內容；敘述透徹，易教易學；強調基本概念和工程背景，適應面寬；正文中穿插有較多的例題，附有大量的習題（部分有答案），便於讀者自學。

本書配有多媒體教學課件，需要者請根據書末的“讀者信息反饋表”索取。

本書適於機械工程、電氣工程、儀器科學與工程、動力工程、效能運輸工程、生物醫學工程以及材料加工等工學專業的教材，也可供有關科技人員參考。

第3版前言

第2版前言

第1版前言

第一章 緒論

第二章 控制系統的數學模型

第三章 控制系統的時域分析

第四章 控制系統的根軌跡分析法

第五章 控制系統的頻域分析

第六章 控制系統的綜合與校正

第七章 非線性系統

第八章 計算機採樣控制系統

第九章 現代控制理論基礎

第十章 典型控制系統的分析與設計實例

附錄

部分習題參考答案

參考文獻

讀者信息反饋表

書 名: 控制工程基礎

作　者：沈艷

出版社：清華大學出版社

出版時間： 2009年09月

ISBN: 97873022 06354

開本： 16開

定價: 30元

《控制工程基礎》主要介紹經典控制理論和現代控制理論中控制系統分析和綜合的基本方法。全書共分9章，前6章屬於經典控制理論中的線性定常連續控制系統問題，主要包括：緒論、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析、控制系統的根軌跡分析、控制系統的頻域分析、控制系統的設計與校正；第7章為線性離散系統的分析與校正；第8章為非線性控制系統分析；第9章為現代控制理論概述。書末附錄可供閱讀時查詢之用。

《控制工程基礎》總結多年教學經驗，參考國內外教材，貫徹“夯實基礎”、“理論與實踐緊密結合”的原則，強調基本概念和工程應用，收錄了一定數量的結合工程實際的設計實例。同時《控制工程基礎》還介紹了運用MATLAB軟體研究控制系統的方法，內容嚴謹精鍊、敘述生動透徹，便於自學。

《控制工程基礎》可以作為機械、電子、計算機應用技術、電子信息工程、工業工程、測控技術及儀器等非自動控制的相關專業學生的教材，亦可供有關工程技術人員參考。

1概論1

2控制系統的動態數學模型17

4控制系統的頻率特性108

5控制系統的穩定性分析155

6控制系統的誤差分析和計算197

7控制系統的綜合與校正216

8根軌跡法275

9控制系統的非線性問題303

10計算機控制系統344

11MATLAB軟體工具在控制系統分析和綜合中的應用397

附錄A拉普拉斯變換表439

附錄B高階最優模型最佳頻比的證明443

習題參考答案446

參考文獻462

書 名：控制工程基礎

層 次：高職高專

配 套：電子課件

作　者：陳瑞華 主編

出版社：機械工業出版社

出版時間：2012-01-06

ISBN:7-111-14614-X

開本： 16開

定價:￥22.0

目錄

前言

第1章 概論

1．1 概述

1．2 自動控制系統的工作原理與組成

1．3 自動控制系統的基本類型

1．4 對控制系統性能的基本要求

本章小結

複習思考題

第2章 控制系統的數學模型

2．1 控制系統的微分方程

2．2 傳遞函數

2，3 系統結構圖

2．4 系統信號流圖及梅遜公式

2．5 控制系統的傳遞函數

本章小結

複習思考題

第3章 控制系統的時域分析

3．1 時域分析的基本概念

3．2 控制系統的典型輸入信號

3．3 一階系統的瞬態響應

3．4 二階系統的瞬態響應

3．5 高階系統的瞬態響應

本章小結

複習思考題

第4章 控制系統的頻域分析

4．1 頻率特性的基本概念

4．2 乃奎斯特圖分析法

4．3 開環系統的伯德圖分析

4．4 由頻率特性曲線求系統

傳遞函數

4．5 控制系統的閉環頻率響應

本章小結

複習思考題

第5章 控制系統的穩定性分析

5．1 系統穩定性的基本概念

5．2 系統的穩定條件

5．3 代數穩定判據

5．4 乃奎斯特穩定判據

5．5 對數幅相頻率特性的穩定判據

5．6 系統的相對穩定性

本章小結

複習思考題

第6章 控制系統的誤差分析

與計算

6．1 穩態誤差的基本概念

6．2 給定信號作用下的穩態誤差及計算

6．3 擾動信號作用下的穩態誤差及計算

6．4 改善系統穩態精度的方法

本章小結

複習思考題

第7章 控制系統的性能分析與校正

7．1 控制系統的性能指標

7．2 控制系統的校正

7．3 串聯校正

7．4 反饋校正

7．5 工程最優模型及頻率法的校正設計

本章小結

複習思考題

第8章 現代控制理論概述

8．1 概述

8．2 狀態變數法

8．3 控制系統的可控性與可觀測性

8．4 狀態反饋與輸出反饋

8．5 最優控制

8，6 自適應控制

本章小結

複習思考題

第9章 典型控制系統舉例

9．1 單閉環調速系統的性能分析

9．2 雙閉環調速系統的設計舉例

9．3 隨動系統的組成與特點

9．4 典型控制系統舉例

參考文獻

書名：控制工程基礎（第3版）

書號：9787302 199816

作者：董景新、趙長德、郭美鳳等

定價：39元

出版日期：2009-6-1

出版社：清華大學出版社

本教材是在董景新、趙長德等編著的《控制工程基礎（第2版）》的基礎上，引入近年來相關內容的發展重新編寫的，主要面向機械類、儀器類及其他非控制專業本科生，被列入普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。主要內容包括控制系統的動態數學模型、時域瞬態響應分析、控制系統的頻率特性、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析和計算、控制系統的綜合與校正、根軌跡法、控制系統的非線性問題、計算機控制系統。該教材突出機械運動作為主要控制對象，並對其數學模型和分析綜合重點作了介紹；著重基本概念的建立和解決機電控制問題的基本方法的闡明, 並簡化或略去了與機電工程距離較遠、較艱深的嚴格數學推導內容；引入和編寫了較多的例題和習題，便於自學。本教材融入了有關的機電一體化新技術和新分析方法，可供相關領域的科技人員參考。同時，為了配合本教材的使用，還製作了《控制工程基礎實驗指導》、教師用《控制工程基礎習題解》和多媒體課件，以供選用。

第3版前言 本教材是在董景新、趙長德、熊沈蜀、郭美鳳編著的《控制工程基礎（第2版）》的基礎上重新編寫的。從本書第1版正式出版以來，“控制工程基礎”課程已在全國各高等院校的機械類、儀器類等非控制專業普遍開設，清華大學等院校將該課程確定為機械學院平台課，對教材的需求也穩步增加。該教材第1版於1992年3月出版，11年的時間內累計印刷11次，總印數達53000冊；第2版於2003年8月出版，需求量翻倍，5年時間印刷10次，總印數達到60000冊。隨著需求量的增加，我們深感責任的加重，促使我們對於教材的編寫精益求精，於是由目前在教學第一線的教師著手編寫了第3版教材。

這次新版教材在原書的基礎上各章都做了或多或少的補充和修改。其中，主要的變動如下： ①第2版第5章“控制系統的穩定性分析”中的乃奎斯特判據證明，由原來米哈伊洛夫定理作為引理改為採用映射定理證明，以更適應當前學生的知識結構，該部分由陳志勇完成； ②第6章增加了干擾引起系統誤差的分析和解決方法的內容，第9章“控制系統的非線性問題”增加了李雅普諾夫方法和計算機模擬方法的內容，由董景新完成。 ③第10章“計算機控制系統”按照更加便於工程應用的原則由李冬梅重寫； ④第11章“MATLAB軟體工具在控制系統分析和綜合中的應用”的內容分散到各章，並做了較多的補充和擴展，該部分由郭美鳳完成。全書由董景新整理統編。

該教材廣泛參考了國內外同類教材和其他有關文獻，保持並突出以下特點:

(1) 突出機械運動作為主要受控對象，並對其數學模型和分析綜合重點研究;

(2) 對自動調節原理基本內容表達清楚，著重基本概念的建立和解決機電控制問題的基本方法的闡明, 並簡化或略去了與機電工程距離較遠、較艱深的嚴格數學推導內容;

(3) 引入和編寫了較多的例題和習題，便於學生自學;

(4) 反映機電一體化新技術和新分析方法。

對於屬於該書領域的非基本內容，但在本領域文獻中時有出現的較為繁難的部分，該教材中也作了一定介紹，其有關章節前注以“*”號。

該教材被納入普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，得到了國家高等教育精品課建設項目、北京市高等教育精品教材建設項目和清華大學精品課建設項目經費的資助，在此表示衷心感謝。

編 者2009年3月於清華園第三前言控制工程基礎（第3版）

目錄1 概論1

1.1 控制理論在工程中的應用和發展1

1.2 自動控制系統的基本概念2

1.3 控制理論在機械製造工業中的應用8

1.4 課程主要內容及學時安排11

例題及習題132 控制系統的動態數學模型16

2.1 基本環節數學模型16

2.2 數學模型的線性化20

2.3 拉氏變換及反變換22

2.4 傳遞函數以及典型環節的傳遞函數33

2.5 系統函數方塊圖及其簡化40

2.6 系統信號流圖及梅遜公式44

2.7 受控機械對象數學模型45

2.8 繪製實際物理系統的函數方塊圖47

2.9 控制系統數學模型的MATLAB實現56

?*2.10 狀態空間方程的基本概念60

例題及習題643 時域瞬態響應分析76

3.1 時域響應以及典型輸入信號76

3.2 一階系統的瞬態響應79

3.3 二階系統的瞬態響應81

3.4 時域分析性能指標88

3.5 高階系統的瞬態響應92

3.6 藉助MATLAB進行系統時間響應分析95

3.7 時域瞬態響應的實驗方法104

例題及習題106目錄控制工程基礎（第3版）4 控制系統的頻率特性115

4.1 機電系統頻率特性的概念及其基本實驗方法115

4.2 極坐標圖123

4.3 對數坐標圖128

4.4 由頻率特性曲線求系統傳遞函數136

4.5 由單位脈衝響應求系統的頻率特性139

?*4.6 對數幅相特性圖140

4.7 控制系統的閉環頻響141

4.8 機械系統動剛度的概念149

4.9 藉助MATLAB進行控制系統的頻域響應分析151

4.10 小結155

例題及習題1555 控制系統的穩定性分析162

5.1 系統穩定性的基本概念162

5.2 系統穩定的充要條件163

5.3 代數穩定性判據164

5.4 乃奎斯特穩定性判據171

5.5 應用乃奎斯特穩定性判據分析延時系統的穩定性178

5.6 由伯德圖判斷系統的穩定性183

5.7 控制系統的相對穩定性186

5.8 藉助MATLAB分析系統穩定性190

??5.9 李雅普諾夫穩定性方法193

例題及習題1946 控制系統的誤差分析和計算201

6.1 穩態誤差的基本概念201

6.2 輸入引起的穩態誤差202

6.3 干擾引起的穩態誤差207

6.4 減小系統誤差的途徑211

6.5 動態誤差係數213

例題及習題2147 控制系統的綜合與校正220

7.1 系統的性能指標220

7.2 系統的校正概述223

7.3 串聯校正224

7.4 反饋校正234

7.5 用頻率法對控制系統進行綜合與校正237

7.6 典型控制系統舉例250

7.7 確定PID參數的其他方法262

7.8 MATLAB在系統綜合校正中的應用267

7.9 小結270

例題及習題2708 根軌跡法278

8.1 根軌跡與根軌跡方程278

8.2 繪製根軌跡的基本法則281

8.3 其他參數根軌跡圖的繪製288

8.4 根軌跡圖繪製舉例289

8.5 系統閉環零點、極點的分佈與性能指標293

8.6 藉助MATLAB進行系統根軌跡分析299

例題及習題302?*9 控制系統的非線性問題305

9.1 概述305

9.2 描述函數法308

9.3 相軌跡法322

9.4 李雅普諾夫穩定性方法342

9.5 藉助MATLAB分析系統非線性343

例題及習題34410 計算機控制系統351

10.1 計算機控制系統概述351

10.2 線性離散系統的數學模型358

10.3 線性離散系統的性能分析384

10.4 計算機控制系統的模擬化設計方法393

10.5 MATLAB在計算機控制系統中的應用398

例題及習題403

附錄A 拉普拉斯變換表410

附錄B 高階最優模型最佳頻比的證明414

習題參考答案417

參考文獻430

書名：控制工程基礎（第3版）習題解

書號：978730 2221715

作者：董景新、郭美

定價：19元

出版日期：2010-2-1

出版社：清華大學出版社

本書是配合董景新、趙長德等編著的《控制工程基礎(第3版)》教材編寫的，對該教材各章后的習題均做了較為詳細的解答。內容包括：概論、控制系統的動態數學模型、時域瞬態響應分析、控制系統的頻率特性、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析和計算、控制系統的綜合與校正、根軌跡法、控制系統的非線性問題、計算機控制系統，附錄A為課程考試樣題及解答。

本書主要供機械類、儀器類及其他非控制專業的教師教學時參考，也可供學生及自學人員學習時參考.

本書是配合董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅編著的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《控制工程基礎（第3版）》教材編寫的。

本書配套教材的第1版於1992年3月出版，11年內印刷11次，印數達53000冊；配套教材的第2版自2003年8月出版以來除在清華大學使用外，同時被多所兄弟院校選為教材及研究生入學考試參考書，不到6年時間就印刷10次，總印數達60000冊；2009年6月，配套教材的第3版一出版就呈現出強勁的需求趨勢。儘管本書配套教材擁有了數量眾多的服務對象（其中有相當數量的自學人員），但此前沒有公開出版過配合該教材的習題解，僅僅出版了內部參考的習題解。這些年來，教材使用者（尤其是自學人員）要求出版習題解答的呼聲日趨強烈。為了滿足讀者的需要，同時為了實現立體教材建設，我們編寫了本書。

本書提供了《控制工程基礎(第3版)》教材各章后全部習題的解答過程，以便教師和學生參考。內容包括：概論、控制系統的動態數學模型、時域瞬態響應分析、控制系統的頻率特性、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析和計算、控制系統的綜合與校正、根軌跡法、控制系統的非線性問題、計算機控制系統，附錄A為課程考試樣題及解答。

本書由原內部參考習題解改編而成，其中第10章由劉雲峰講師改寫，涉及採用MATLAB軟體作圖解題部分由郭美鳳副教授完成，附錄A由陳志勇講師編寫，其餘由董景新教授編寫，全書由董景新教授統編。

編 者2009年11月於清華園

目錄1

概論12

控制系統的動態數學模型53

時域瞬態響應分析274

控制系統的頻率特性465

控制系統的穩定性分析636

控制系統的誤差分析和計算817

控制系統的綜合與校正928

根軌跡法1099

控制系統的非線性問題11710

計算機控制系統131

附錄A 課程考試樣題及解答149

主要參考文獻156