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现代工程导论
机械工程材料(双语版)
金属材料实验教程
机器人技术及应用（秦涛）
荐
为增强教材的实用性和针对性,编者特别引入了机械工程 领域的相关应用实例。这些实例对于读者理解理论知识、将理 论应用于实际工程,以及分析复杂控制系统动态问题均有重要 帮助,尤其对学生读者毕业后在工程领域的职业发展具有重要 意义。本教材在每章的开头给出了有关该章核心和难点的框 图,不仅能起到预习指导作用,对全章知识脉络的梳理也具有重 要作用。
本教材共6章：第1章绪论，第2章控制系统的数学模型，第3章时间响应分析法，第4章根轨迹分析法，第5章频率分析法，第6章控制系统的校正。
第1章 绪 论 …………………………………………………………………… 1
1.1 从自动控制到控制论 …………………………………………………………… 2
1.2 工程控制论与控制工程基础 …………………………………………………… 4
1.3 控制理论发展简史 ……………………………………………………………… 4
1.4 控制系统的工作原理…………………………………………………………… 11
1.5 控制系统的基本类型…………………………………………………………… 16
1.6 本教材主要内容………………………………………………………………… 21
第2章 控制系统的数学模型 …………………………………………………… 24
2.1 控制系统的微分方程建模……………………………………………………… 25
2.2 控制系统的传递函数建模……………………………………………………… 33
2.3 传递函数框图…………………………………………………………………… 39
2.4 信号流程图与梅森增益公式…………………………………………………… 46
第3章 时间响应分析法 ………………………………………………………… 51
3.1 一阶系统的时间响应…………………………………………………………… 53
3.2 二阶系统的时间响应…………………………………………………………… 56
3.3 高阶系统的时间响应…………………………………………………………… 66
3.4 时间响应性能指标……………………………………………………………… 68
3.5 控制系统的稳定性……………………………………………………………… 75
3.6 控制系统的稳态误差…………………………………………………………… 84
第4章 根轨迹分析法 …………………………………………………………… 95
4.1 根轨迹的基本概念……………………………………………………………… 96
4.2 绘制根轨迹的基本规则 ……………………………………………………… 100
4.3 根轨迹法的应用 ……………………………………………………………… 112
第5章 频率特性分析法 ……………………………………………………… 123
5.1 频率特性分析概述 …………………………………………………………… 124
5.2 频率特性的图形表示法 ……………………………………………………… 128
5.3 开环频率特性的图形表达 …………………………………………………… 146
5.4 几何稳定判据 ………………………………………………………………… 152
5.5 控制系统的相对稳定性 ……………………………………………………… 158
5.6 控制系统的闭环频率特性 …………………………………………………… 162
第6章 控制系统的校正 ……………………………………………………… 173
6.1 PID控制规律概述 …………………………………………………………… 175
6.2 PID控制规律的串联实现 …………………………………………………… 185
6.3 并联校正 ……………………………………………………………………… 196
6.4 复合校正 ……………………………………………………………………… 200
参考文献 ………………………………………………………………………… 205
附录 A 拉普拉斯变换及其逆变换 …………………………………………… 206
A.1 拉普拉斯变换定义 …………………………………………………………… 206
A.2 常见函数的拉普拉斯变换 …………………………………………………… 206
A.3 拉普拉斯变换的性质 ………………………………………………………… 211
A.4 拉普拉斯逆变换 ……………………………………………………………… 214
附录 B 控制系统设计与分析的 MATLAB实现 ……………………………… 221
B.1 MATLAB简介及其在控制领域的主要应用 ……………………………… 221
B.2 控制系统建模的 MATLAB实现 …………………………………………… 221
B.3 控制系统时间响应的 MATLAB实现 ……………………………………… 224
B.4 根轨迹的 MATLAB实现 …………………………………………………… 230
B.5 频率特性分析的 MATLAB实现 …………………………………………… 232
B.6 控制系统设计与校正的 MATLAB实现 …………………………………… 235
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