內容簡介
本書是在第1版的基礎上，引入近年來的相關發展重新編寫而成的。本書介紹工程上廣為套用的經典控制論中信息處理和系統分析與綜合的基本方法。
全書共分9章，分別為：緒論、系統的數學模型、時間特性分析法、頻率特性分析法、根軌跡法、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析與計算、系統的設計與校正、計算機採樣控制系統。
本書的特點是在論述上注意深入淺出，精講多練，簡潔實用，每章都採用MATLAB軟體對系統進行分析和計算。
本書適用於高等學校機械工程及自動化以及機械設計製造及其自動化等專業大學本科生教材，也可供有關專業工程技術人員參考。
新版前言
本書是在祝守新、邢英傑和韓連英等編著的《機械工程控制基礎》（第1版）的基礎上重新編寫的。《機械工程控制基礎》（第1版）於2008年8月正式出版，至今已經有6年了。隨著科學技術的飛躍進步，原教材的一些內容已經陳舊，先進的內容需要補充。
本次再版主要是在保持原有特色和風格的前提下，進行全面更新和修訂，對編寫體系作少量微調，以更好地滿足教學大綱要求和符合認知規律。在原書的基礎上，作者對各章都作了或多或少的補充和修改。其中第2章系統的數學模型、第3章時間特性分析法、第4章頻率特性分析法、第6章控制系統的穩定性分析、第7章控制系統的誤差分析與計算進行了較大的改動，其餘各章也有部分的更新與修訂。
本教材廣泛參考了國內外同類教材和其他有關文獻，力圖形成以下特點：
（1） 突出將機械運動作為主要控制對象，並對其數學模型和分析進行綜合重點研究；
（2） 對自動控制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，並簡化或略去與機電工程距離較遠、較難深入的嚴格的數學推導內容；
（3） 引入和編寫較多的例題、習題，便於自學；
（4） 加入反映機電一體化新技術和新分析方法的內容；
（5） 加入大量的MATLAB計算實例，通過計算機的實踐，加深學生對課程的理解。
全書共分9章，包括緒論、數學模型、時間特性分析、頻率特性分析、根軌跡、穩定性分析、誤差分析、系統設計與校正和計算機採樣控制系統等。
本書適用於普通工科院校機械類各專業學生，也適用於各類成人高校、職業技術學院、電大、自學考試等的有關專業的學生，並可供從事自動控制和控制工程的科技工作者參考。
本書由祝守新（湖州師範學院），邢英傑（大連理工大學）、關英俊（長春工業大學）任主編。具體分工如下： 祝守新編寫第1、2、3章，關英俊編寫第4章，大連工業大學高騰編寫第5章，湖州師範學院張嵐編寫第6章及全書MATLAB程式、習題和參考答案，邢英傑和孫晶（大連理工大學）編寫第7、8章，徐中（大連理工大學）和孫偉（大連理工大學）編寫第9章。
全書由浙江大學博士生導師陳鷹教授主審。在本書的編寫過程中引用了書後有關文獻中的材料和思想，謹向這些文獻的作者表示謝意。
由於時間和水平的限制，本書依然難免有不少缺點和錯誤，懇切希望讀者和專家批評指正。
該教材的編寫得到了湖州師範學院2013年重點教材建設項目的資助，在此表示衷心感謝。
編者
2014年11月
目錄
第1章緒論
1.1機械工程控制理論研究的對象與任務
1.2系統的基本概念
1.2.1自動控制系統工作原理
1.2.2系統的分類
1.2.3反饋控制系統的基本組成
1.2.4名詞術語
1.3對控制系統的基本要求
1.4本課程的特點及學習方法
習題
第2章系統的數學模型
2.1引言
2.1.1系統的數學模型
2.1.2線性系統
2.1.3非線性系統
2.2線性微分方程式的建立
2.2.1建立線性微分方程式的步驟
2.2.2舉例
2.3非線性系統的線性化
2.4拉普拉斯變換
2.4.1拉普拉斯變換的定義
2.4.2拉氏變換的主要定理
2.4.3拉普拉斯反變換
2.4.4用拉氏變換解常係數線性微分方程
2.5傳遞函式
2.5.1傳遞函式的概念
2.5.2典型環節的傳遞函式
2.5.3相似原理
2.6方塊圖及其套用
2.6.1方塊圖單元、相加點和分支點
2.6.2方塊圖基本連線方式
2.6.3繪製系統方塊圖的方法
2.6.4方塊圖的變換法則
2.6.5系統傳遞函式的求法
2.7信號流程圖及梅遜公式
2.7.1信號流程圖
2.7.2定義
2.7.3系統信號流程圖的畫法
2.7.4梅遜公式
2.8利用MATLAB語言進行數學模型的描述
習題
第3章時間特性分析法
3.1時間回響與典型輸入信號
3.1.1時間回響的概念
3.1.2典型輸入信號
3.1.3瞬態回響的性能指標
3.2一階系統的瞬態回響
3.2.1一階系統的數學模型
3.2.2一階系統的單位階躍回響
3.2.3一階系統的單位斜坡回響
3.2.4一階系統的單位脈衝回響
3.3二階系統的瞬態回響
3.3.1二階系統的數學模型
3.3.2二階系統的階躍回響
3.3.3二階系統的單位斜坡回響
3.3.4二階系統的單位脈衝回響
3.3.5二階系統階躍回響與極點的關係
3.3.6二階系統瞬態回響的性能指標計算
3.4高階系統的瞬態回響
3.5時間特性的計算機求解
習題
第4章頻率特性分析法
4.1頻率特性的基本概念
4.1.1頻率特性及其物理意義
4.1.2頻率特性的求法
4.2頻率特性表示法
4.2.1極坐標圖（奈奎斯特圖）
4.2.2伯德圖（Bode圖）
4.2.3增益相點陣圖（尼科爾斯圖）
4.3典型環節的頻率特性
4.3.1比例環節的頻率特性
4.3.2積分環節的頻率特性
4.3.3理想微分環節的頻率特性
4.3.4慣性環節的頻率特性
4.3.5一階微分環節的頻率特性
4.3.6二階振盪環節的頻率特性
4.3.7二階微分環節的頻率特性
4.4控制系統開環伯德圖和最小相位系統
4.4.1控制系統開環伯德圖
4.4.2最小相位系統
4.5閉環頻率特性
4.5.1由開環頻率特性估計閉環頻率特性
4.5.2閉環系統頻率特性的性能指標
4.6由實測頻率特性曲線確定系統傳遞函式
4.6.1頻率特性實驗分析的步驟
4.6.2由伯德圖確定系統的傳遞函式
4.7用MATLAB語言計算頻率特性
4.7.1極坐標奈奎斯特(Nyquist)圖
4.7.2對數幅頻特性圖（伯德圖）
4.7.3對數幅相頻率特性圖（尼科爾斯圖）
習題
第5章根軌跡法
5.1繪製根軌跡的基本條件
5.1.1基本分析
5.1.2繪製根軌跡的基本條件
5.2以K1為參數變數的根軌跡的繪製
5.2.1根軌跡的起點
5.2.2根軌跡的終點
5.2.3根軌跡的對稱性
5.2.4根軌跡的漸近線
5.2.5實軸上的根軌跡
5.2.6根軌跡的出射角和入射角
5.2.7根軌跡的分離點與會合點
5.2.8根軌跡與虛軸的交點（此節可在學完第6章之後學習）
5.3增加開環零極點對根軌跡的影響
5.3.1增加零點的影響
5.3.2增加極點的影響
5.4利用MATLAB語言繪製系統的根軌跡
習題
第6章控制系統的穩定性分析
6.1控制系統穩定性的基本概念
6.1.1穩定性概念
6.1.2系統穩定的條件
6.2代數穩定判據
6.2.1勞斯穩定判據
6.2.2赫爾維茨穩定性判據
6.3奈奎斯特穩定判據
6.3.1奈奎斯特穩定判據簡介
6.3.2穩定裕度
6.3.3伯德圖判據
6.4用MATLAB語言分析穩定性
6.4.1代數穩定判斷
6.4.2用伯德圖法判斷系統穩定性
習題
第7章控制系統的誤差分析與計算
7.1控制系統的穩態誤差概念
7.2輸入引起的穩態誤差
7.2.1誤差傳遞函式與穩態誤差
7.2.2靜態誤差係數
7.2.3其他輸入信號時的誤差
7.3存在擾動時的穩態誤差
7.4減小穩態誤差的方法
7.5利用MATLAB語言計算系統的穩態誤差
習題
第8章系統的設計與校正
8.1系統的性能指標及校正方式
8.1.1控制系統的性能指標分類
8.1.2時域指標和頻域指標的對應關係
8.1.3系統設計的一般原則
8.1.4設計方法
8.2調整增益的校正
8.3串聯超前校正
8.3.1串聯超前校正的套用場合與校正效果
8.3.2串聯超前校正裝置
8.3.3利用伯德圖進行串聯超前校正
8.4串聯滯後校正
8.4.1串聯滯後校正套用場合與校正結果
8.4.2串聯滯後校正裝置
8.4.3套用舉例
8.5滯後超前校正
8.5.1串聯滯後超前校正套用場合與校正結果
8.5.2串聯滯後超前校正裝置
8.5.3利用伯德圖進行串聯滯後超前校正
8.5.4套用舉例
8.6反饋校正
8.6.1反饋的作用
8.6.2串聯校正與反饋校正的比較
習題
第9章計算機採樣控制系統
9.1引言
9.2信號的採樣與保持
9.2.1採樣過程
9.2.2採樣定理
9.2.3採樣信號的保持
9.3z變換和z反變換
9.3.1z變換的定義
9.3.2z變換方法
9.3.3z變換的基本定理
9.3.4z反變換
9.4採樣控制系統的數學模型
9.4.1脈衝傳遞函式的定義與求解
9.4.2開環採樣系統的脈衝傳遞函式
9.5採樣控制系統的性能分析
9.5.1採樣控制系統的穩定性分析
9.5.2採樣系統極點分布與瞬態回響的關係
9.5.3採樣系統的穩態誤差
9.6用MATLAB語言設計數字控制系統
習題
部分習題參考答案
參考文獻
