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全书共分7章，主要介绍经典控制理论。第1章绪论，介绍了控制系统的基本概念，以及控制理论的产生与发展；第2章控制系统的数学模型，介绍了系统的微分方程的建立，拉氏变换及拉氏反变换，系统的传递函数，系统的方框图及其简化；第3章控制系统的时域分析，重点介绍了时间响应及典型输入信号，系统的时域分析，系统误差分析；第4章控制系统的频域分析，重点介绍了系统频率特性的基本概念及分析方法，频率特性的极坐标图、对数坐标图，频域性能指标与时域性能指标间的关系；第5章控制系统的稳定性分析，重点介绍了稳定性的基本概念，稳定性判据，系统的相对稳定性；第6章控制系统的校正，介绍了系统校正的基本概念和方法；第7章离散控制系统和现代控制理论简介，简要介绍了离散控制系统和现代控制理论的概念。读者对象：本书是普通工科院校机械类、动力与车辆工程、自动化类各专业教材之一，也适用于各类成人高校、自学考试等相关专业的学生，还可供从事机电控制技术的工程技术人员参考。

目    录
第1章  绪论	（1）
1.1  控制工程概述	（1）
1.1.1  工程控制论的诞生及其意义	（1）
1.1.2  控制工程的基本概念	（2）
1.2  系统的分类	（5）
1.2.1  按反馈情况分类	（5）
1.2.2  按输入信号的变化规律分类	（7）
1.2.3  按系统内部的信号类型分类	（7）
1.2.4  按数学模型的类型分类	（8）
1.3  对控制系统的基本要求	（9）
1.3.1  稳定性	（9）
1.3.2  快速性	（9）
1.3.3  准确性	（9）
1.4  控制工程的发展	（10）
1.5  本课程的主要内容和学习方法	（11）
1.6  习题	（12）
第2章  控制系统的数学模型	（13）
2.1  系统的微分方程	（13）
2.1.1  列写微分方程的一般方法	（13）
2.1.2  非线性微分方程的线性化	（16）
2.2  拉氏变换及拉氏逆变换	（19）
2.2.1  复变函数	（19）
2.2.2  拉氏变换的定义和性质	（22）
2.2.3  拉氏逆变换	（26）
2.3  系统的传递函数	（32）
2.3.1  传递函数的定义	（32）
2.3.2  传递函数的基本性质	（32）
2.3.3  典型环节的传递函数	（34）
2.4  系统的方框图及其简化	（42）
2.4.1  绘制系统方框图的一般步骤	（42）
2.4.2  传递函数方框图的等效变换	（45）
2.4.3  反馈控制系统的传递函数	（50）
2.5  相似系统	（52）
2.6  习题	（54）
第3章  控制系统的时域分析	（57）
3.1  时间响应及典型输入信号	（57）
3.1.1  时间响应	（57）
3.1.2  典型输入信号	（58）
3.2  一阶系统的时域分析	（59）
3.2.1  一阶系统的数学模型	（59）
3.2.2  一阶系统的单位脉冲响应	（60）
3.2.3  一阶系统的单位阶跃响应	（60）
3.3  二阶系统的时域分析	（62）
3.3.1  二阶系统的数学模型	（62）
3.3.2  二阶系统的单位脉冲响应	（64）
3.3.3  二阶系统的单位阶跃响应	（65）
3.3.4  二阶系统响应的性能指标	（66）
3.4  高阶系统的时域分析	（71）
3.5  系统误差分析	（72）
3.5.1  误差和稳态误差	（72）
3.5.2  典型输入作用下的稳态误差	（73）
3.5.3  扰动作用下的稳态误差	（78）
3.6  习题	（80）
第4章  控制系统的频域分析	（83）
4.1  频率特性概述	（83）
4.1.1  频率特性的基本概念	（83）
4.1.2  频率特性的求取方法	（85）
4.1.3  频率特性分析法的特点	（88）
4.2  频率特性的极坐标图	（89）
4.2.1  极坐标图的基本概念	（89）
4.2.2  典型环节的极坐标图	（90）
4.2.3  Nyquist图的一般形状	（94）
4.3  频率特性的对数坐标图	（96）
4.3.1  对数坐标图的基本概念	（97）
4.3.2  典型环节的对数坐标图	（98）
4.3.3  Bode图的一般画法	（105）
4.3.4  最小相位系统和非最小相位系统	（107）
4.4  频域性能指标与时域性能指标间的关系	（110）
4.4.1  闭环频率特性及其性能指标	（110）
4.4.2  二阶系统时域响应与频域响应的关系	（111）
4.5  本章小结	（112）
4.6  习题	（113）
第5章  控制系统的稳定性分析	（115）
5.1   稳定性的基本概念和基本条件	（115）
5.1.1  稳定性的基本概念	（115）
5.1.2  稳定性的基本条件	（116）
 
5.2   稳定性判据	（118）
5.2.1  劳斯-胡尔维茨（Routh-Hurwitz）稳定性判据	（118）
5.2.2  奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据	（125）
5.2.3  伯德稳定性判据	（130）
5.2.4  控制系统参数对系统稳定性的影响	（132）
5.3  系统的相对稳定性	（133）
5.3.1  相对稳定性的概念	（133）
5.3.2  幅值裕度和相位裕度	（134）
5.3.3  条件稳定系统	（138）
5.4  习题	（142）
第6章  控制系统的校正	（146）
6.1  系统校正的基本概念	（146）
6.1.1  系统的时域和频域性能指标	（146）
6.1.2  校正方式	（147）
6.2  系统的串联校正	（147）
6.3  系统的PID校正	（157）
6.4  系统的并联校正	（160）
6.5  习题	（162）
第7章  离散控制系统和现代控制理论简介	（164）
7.1  离散控制系统	（164）
7.1.1  离散控制系统的基本概念	（164）
7.1.2  信号的采样	（165）
7.1.3  Z变换和Z反变换	（167）
7.1.4  线性离散系统的数学模型和稳定性分析	（175）
7.2  现代控制理论简介	（182）
7.2.1  控制系统的状态空间表达式	（182）
7.2.2  系统的能控性与能观性	（186）
7.3  习题	（190）
参考文献	（192）

前    言
随着1999年高校的逐年扩招，我国高等教育已经达到大众化阶段，近年来的教学经验和教训告诉我们，普通院校本科学生的整体素质重心明显下移。然而，过去高校精英式教育的培养模式并没有随之及时转变，教材编写思路和要求仍然偏重于理论知识的系统传授，对诸如工程中设计的一般过程、图表、手册的使用、系统的组成和匹配关系、能耗及环保方面的问题等工程应用能力的培养存在明显缺陷。随着新技术的发展，学生学习的课程种类和数量一直在增加，而各门课程的学时却不断缩减。这样势必造成学生理论学习不深不透，工程应用能力又不被重视，就业与社会需求的矛盾更加突出。所以，实事求是地根据应用型本科办学的定位，制定学生的培养方案，编写与之相配套的教材实乃当务之急。
本书是根据2009年电子工业出版社组织的“高等学校十二五机械类规划教材”出版交流研讨会的精神而编写的，适用于教学学时为36～48学时使用。本书是普通工科院校机械类、动力与车辆工程、自动化类各专业教材之一，也适用于各类成人高校、自学考试等相关专业的学生，还可供从事机电控制技术的工程技术人员参考。
全书共分7章，本教材主要介绍经典控制理论。在介绍了如何建立系统数学模型的基础上，介绍时域分析方法和频域分析方法，并在此基础上对系统的稳定性和校正等问题进行讨论，最后还简要介绍了离散控制系统和现代控制理论。另外，每章附有习题。
本书在编写过程中，力求贯彻少而精、理论与实践相结合的原则，针对机械类专业的需要，主要有以下特点：
（1）按照减少学时、降低重心、拓宽思路、精选内容、更新知识的原则，本书在编写过程中，力求做到针对性强、适应性强、讲解清晰、利于教学和自学使用。
（2）本教材定位于应用型大学对本科学习阶段的要求，不求理论全而深，要求学生在理解相关理论的基础上，能较好地分析系统，解决实际问题。
（3）理论与实践相结合，例题丰富，边学边练，提高应用能力。
本书由河南工业大学田勇（第1章1.1节及1.3～1.6节、第7章）、陈大立（第4章）担任主编；河南理工大学王德胜（第2章）、河南科技学院陈锡渠（第5章）、河南科技学院付素芳（第1章1.2节、第3章）担任副主编；参编人员有洛阳理工学院房建峰（第6章）等。全书由田勇、陈大立负责统稿。
由于编者水平有限，书中难免存在缺点和错误，敬请广大读者批评指正。

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