本书是“普通高等教育十一五国家级规划教材机电控制工程系列教材”之一，全书共分10个章节，主要对控制工程基础知识作了介绍，具体内容包括控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析等。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

本教材是在董景新、赵长德等编著的《控制工程基础(第2版)》的基础上，引入近年来相关内容的发展重新编写的，主要面向机械类、仪器类及其他非控制专业本科生，被列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。主要内容包括控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算、控制系统的综合与校正、根轨迹法、控制系统的非线性问题、计算机控制系统。该教材突出机械运动作为主要控制对象，并对其数学模型和分析综合重点作了介绍；着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明，并简化或略去了与机电工程距离较远、较艰深的严格数学推导内容；引入和编写了较多的例题和习题，便于自学。本教材融入了有关的机电一体化新技术和新分析方法，可供相关领域的科技人员参考。同时，为了配合本教材的使用，还制作了《控制工程基础实验指导》、教师用《控制工程基础习题解》和多媒体课件，以供选用。

1 概论/1

 1.1 控制理论在工程中的应用和发展/1

 1.2 自动控制系统的基本概念/2

 1.3 控制理论在机械制造工业中的应用/8

 1.4 课程主要内容及学时安排/11

 例题及习题/13

2 控制系统的动态数学模型/16

 2.1 基本环节数学模型/16

 2.2 数学模型的线性化/20

 2.3 拉氏变换及反变换/22

 2.4 传递函数以及典型环节的传递函数/33

 2.5 系统函数方块图及其简化/40

 2.6 系统信号流图及梅逊公式/44

 2.7 受控机械对象数学模型/45

 2.8 绘制实际物理系统的函数方块图/47

 2.9 控制系统数学模型的MATLAB实现/56

 2.10 状态空间方程的基本概念/60

 例题及习题/64

3 时域瞬态响应分析/76

 3.1 时域响应以及典型输入信号/76

 3.2 一阶系统的瞬态响应/79

 3.3 二阶系统的瞬态响应/81

 3.4 时域分析性能指标/88

 3.5 高阶系统的瞬态响应/92

 3.6 借助MATLAB进行系统时间响应分析/95

 3.7 时域瞬态响应的实验方法/104

 例题及习题/106

4 控制系统的频率特性/115

 4.1 机电系统频率特性的概念及其基本实验方法/115

 4.2 极坐标图/123

 4.3 对数坐标图/128

 4.4 由频率特性曲线求系统传递函数/136

 4.5 由单位脉冲响应求系统的频率特性/139

 4.6 对数幅相特性图/140

 4.7 控制系统的闭环频响/141

 4.8 机械系统动刚度的概念/149

 4.9 借助MATLAB进行控制系统的频域响应分析/151

 4.10 小结/155

 例题及习题/155

5 控制系统的稳定性分析/162

 5.1 系统稳定性的基本概念/162

 5.2 系统稳定的充要条件/163

 5.3 代数稳定性判据/164

 5.4 乃奎斯特稳定性判据/171

 5.5 应用乃奎斯特稳定性判据分析延时系统的稳定性/178

 5.6 由伯德图判断系统的稳定性/183

 5.7 控制系统的相对稳定性/186

 5.8 借助MATLAB分析系统稳定性/190

 5.9 李雅普诺夫稳定性方法/193

 例题及习题/194

6 控制系统的误差分析和计算/201

 6.1 稳态误差的基本概念/201

 6.2 输入引起的稳态误差/202

 6.3 干扰引起的稳态误差/207

 6.4 减小系统误差的途径/211

 6.5 动态误差系数213

 例题及习题/214

7 控制系统的综合与校正/220

 7.1 系统的性能指标/220

 7.2 系统的校正概述/223

 7.3 串联校正/224

 7.4 反馈校正/234

 7.5 用频率法对控制系统进行综合与校正/237

 7.6 典型控制系统举例/250

 7.7 确定PID参数的其他方法/262

 7.8 MATLAB在系统综合校正中的应用/267

 7.9 小结/270

 例题及习题/270

8 根轨迹法/278

 8.1 根轨迹与根轨迹方程/278

 8.2 绘制根轨迹的基本法则/281

 8.3 其他参数根轨迹图的绘制/288

 8.4 根轨迹图绘制举例/289

 8.5 系统闭环零点、极点的分布与性能指标/293

 8.6 借助MATLAB进行系统根轨迹分析/299

 例题及习题/302

9 控制系统的非线性问题/305

 9.1 概述/305

 9.2 描述函数法/308

 9.3 相轨迹法/322

 9.4 李雅普诺夫稳定性方法/342

 9.5 借助MATLAB分析系统非线性/343

 例题及习题/344

10 计算机控制系统/351

 10.1 计算机控制系统概述/351

 10.2 线性离散系统的数学模型/358

 10.3 线性离散系统的性能分析/384

 10.4 计算机控制系统的模拟化设计方法/393

 10.5 MATLAB在计算机控制系统中的应用/398

 例题及习题/403

附录A 拉普拉斯变换表/410

附录B 高阶最优模型最佳频比的证明/414

习题参考答案/417

参考文献/430