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| 編輯推薦： |
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本书系统介绍了经典控制理论中的基本理论和分析方法，面向机械、飞行器、动力工程、材料等非控制类工科专业学生，由校企合作完成，凸显了实用性原则，淡化理论的证明，突出基本概念，重视方法归纳总结，结合工程实践，旨在使学生学会经典控制理论的基本方法。
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| 內容簡介： |
本书根据作者多年的教学经验，系统介绍了经典控制理论中的基本理论和分析方法。知识以模块化的形式呈现，包括控制系统数学模型的建立、控制系统的时域分析和校正、控制系统的频域分析和校正及控制系统的根轨迹分析，*后通过对一个实际控制系统的分析和校正，将用经典控制论分析和解决实际问题的过程全面展现给读者。
本书引入了工程案例，列举了大量的例题并附有习题的参考答案，增加了实用性。
本书可以作为高等院校机械、材料、飞行器等非控制类专业本科生的专业基础课教材，也可供高等院校授课教师和相关工程技术人员学习参考。
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| 關於作者： |
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王艳辉，从事沈阳航空航天大学非控制类专业的控制工程基础课程的教学工作均超过10年，且一直致力于本课程的课程建设工作，完成各类教改项目10余项，发表教研论文10余篇，积累了丰富的教学经验。参与清华大学出版社出版的《传感与测试技术》和国防工业出版社出版的《控制工程基础》编写。主持并完成了多项国家级、省级和横向科研项目，发表高水平科研论文数十篇，实践经验丰富。
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| 目錄：
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目录
第1章绪论
1.1自动控制理论的形成和基本概念
1.1.1自动控制理论的形成
1.1.2自动控制理论的基本概念
1.1.3闭环控制系统的典型组成
1.2自动控制理论在工程中的典型应用
1.3自动控制系统的类型及要求
1.3.1自动控制系统的类型
1.3.2自动控制系统的基本要求
1.4MATLAB程序设计基础
1.4.1MATLAB简介
1.4.2基于MATLAB的编程方式
1.4.3基于MATLAB的语言编程
1.4.4基于MATLAB的Simulink模块编程
1.5Multisim使用入门
1.5.1Multisim 12.0启动及用户界面
1.5.2Multisim的元器件库
1.5.3Multisim的基本操作
小结
习题
第2章控制系统的动态数学模型
2.1拉普拉斯变换及拉普拉斯反变换
2.1.1拉氏变换的定义及简单函数的拉氏变换
2.1.2拉氏变换的性质及应用
2.1.3拉氏反变换
2.1.4由拉氏变换求解微分方程
2.2控制系统的动态微分方程
2.2.1微分方程的建立步骤
2.2.2实际物理系统微分方程的建立
2.2.3非线性系统微分方程的线性化
2.3传递函数
2.3.1传递函数有关的概念
2.3.2复阻抗和等效弹性刚度
2.3.3传递函数的求取方法
2.3.4典型环节及其传递函数
2.3.5任意物理系统传递函数的求取
2.4控制系统的动态结构框图
2.4.1动态结构框图的基本组成
2.4.2实际物理系统动态结构框图的绘制
2.4.3动态结构框图中环节的连接及等效变换
2.4.4由动态结构框图求传递函数
2.5控制系统的信号流图及梅逊公式
2.5.1信号流图
2.5.2梅逊公式
2.6基于MATLAB的控制系统数学模型的建立
2.6.1多项式处理的相关函数
2.6.2数学模型描述
2.6.3数学模型的连接
2.6.4Simulink中的控制系统模型表示
小结
习题
第3章线性控制系统的时域分析及校正
3.1时域响应及性能指标
3.1.1时域分析常用的方法
3.1.2与控制系统有关的几个概念
3.1.3典型输入信号
3.1.4控制系统的时域响应
3.1.5控制系统的时域性能指标
3.2线性控制系统的稳定性及代数稳定性判据
3.2.1稳定的概念及稳定的充分必要条件
3.2.2代数稳定性判据
3.3一阶系统的时域响应及性能
3.3.1一阶系统的基本形式及稳定性
3.3.2一阶系统的单位阶跃响应及性能
3.3.3一阶系统的单位斜坡响应和单位脉冲响应
3.3.4线性定常系统时域响应的性质
3.4二阶系统的时域响应及性能
3.4.1二阶系统的基本形式及稳定性
3.4.2二阶系统的单位阶跃响应
3.4.3二阶系统的单位脉冲响应
3.4.4二阶系统的单位斜坡响应
3.4.5二阶系统的时域动态性能指标
3.5高阶系统的时域响应及性能
3.5.1高阶系统的单位阶跃响应
3.5.2高阶系统的动态性能
3.6线性控制系统的稳态误差
3.6.1与误差有关的概念
3.6.2输入引起的稳态误差的计算
3.6.3干扰引起的稳态误差的计算
3.6.4减小稳态误差的措施
3.7线性控制系统的时域校正
3.7.1按输入补偿的顺馈校正
3.7.2按干扰补偿的顺馈校正
3.8基于MATLAB和Multisim的控制系统的时域分析
3.8.1单位阶跃响应函数
3.8.2时域动态性能指标的求法
3.8.3利用Multisim绘制控制系统的单位阶跃响应曲线
3.9卫星天线控制系统的时域分析
3.9.1卫星天线方位角跟踪控制系统的数学模型
3.9.2卫星天线方位角跟踪控制系统的时域分析
小结
习题
第4章线性控制系统的频域分析及校正
4.1频率特性的基本概念
4.1.1频率特性的定义
4.1.2频率特性的函数表示方法
4.2频率特性曲线
4.2.1幅相频率特性曲线
4.2.2对数频率特性曲线
4.2.3最小相位系统与非最小相位系统
4.2.4由对数幅频特性曲线求取最小相位系统的传递函数
4.3由频率特性曲线分析控制系统的性能
4.3.1频域稳定性判据
4.3.2由对数频率特性曲线分析系统性能
4.4控制系统的稳定性裕量
4.5控制系统的校正
4.5.1并联校正
4.5.2串联校正
4.5.3PID控制器及其参数确定
4.6基于MATLAB的控制系统的频域分析
4.6.1伯德图及极坐标图的绘制
4.6.2频域稳定裕量的求法
小结
习题
第5章线性控制系统的根轨迹分析法
5.1根轨迹的基本概念
5.1.1根轨迹
5.1.2根轨迹方程
5.2根轨迹绘制的基本法则
5.2.1180根轨迹
5.2.2180根轨迹绘制实例
5.2.30根轨迹
5.3参数根轨迹
5.4利用根轨迹分析系统性能
5.4.1闭环零、极点分布与阶跃响应的关系
5.4.2增加开环零点或开环极点对系统性能的影响
5.4.3条件稳定系统分析
5.4.4利用根轨迹估算系统的性能
5.4.5利用根轨迹计算系统的参数
5.5基于MATLAB的根轨迹分析
小结
习题
第6章典型控制系统分析及校正
6.1直线一级倒立摆的建模
6.2直线一级倒立摆的根轨迹分析及校正
6.3直线一级倒立摆的频域分析及校正
6.4直线一级倒立摆的PID控制
小结
部分习题答案
参考文献
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前言
1948年诺伯特维纳出版了著名的《控制论关于在动物和机器中控制和通信的科学》一书，标志控制理论这门学科正式诞生。我国著名科学家钱学森将控制理论应用于工程实践，并于1954年出版了书籍《工程控制论》，书中系统地揭示了控制理论对于自动化、航空、航天、电子、通信等科学技术的意义和深远影响。进入21世纪以来，工业、农业、服务业、交通运输业和航空航天等领域与自动化技术的结合愈加紧密，因此控制理论已经逐渐成为工科院校相关学科的专业基础。
本书面向机械、飞行器、动力工程、材料等非控制类工科专业学生，以实用为原则，淡化理论的证明，突出基本概念，重视方法归纳总结，结合工程实践，旨在使学生学会经典控制理论的基本方法。
作者根据多年的教学体会，精选了各章的内容，内容主要包括控制理论的基础知识、控制系统的动态数学模型、线性控制系统的时域分析和校正、线性控制系统的频域分析和校正、线性控制系统的根轨迹分析及典型控制系统的分析共6章。第1章主要介绍了控制理论的形成、应用、基本概念和控制系统的性能要求及分类，使学生对于控制理论有初步认识。第2章介绍了控制系统数学模型的种类及相互关系，详细介绍了微分方程和传递函数的建立方法，重点介绍由等效变换法和梅逊公式求动态结构框图的传递函数，并对控制理论的数学基础拉普拉斯正变换和反变换进行了介绍，为后面系统的分析和校正奠定了基础。第3章介绍了线性控制系统的时域分析和校正问题，重点是控制系统在时域进行稳定性、快速性和准确性分析的方法。第4章介绍了线性控制系统的频域分析和校正的问题，系统阐述了频域分析的概念及频域分析和校正的方法，重点介绍频域稳定性分析的方法，并讨论了串联校正改善系统性能的原理和应用。第5章介绍了线性控制系统的根轨迹分析方法，重点阐述了根轨迹的绘制问题，结合时域分析的结论得出由根轨迹分析系统性能的方法。第6章介绍了典型控制系统的分析问题，将直线一级倒立摆作为对象，详细叙述了建立系统数学模型的过程，然后从时域、频域和根轨迹三个角度进行系统性能的分析，并采取一定的措施对系统的性能进行改善，通过工程案例的研究分析，让读者直观地体会到控制理论对于实践的指导作用，真正达到学以致用的目的。
本书的例题选择力求满足各个专业的共性需求，同时还能体现不同的专业特点。为了提高学生对于实际系统仿真分析的能力，每章的最后一节增加了用MATLAB和Multisim进行系统分析的实现方法，精心设计和筛选了实例，增加了实用性。且为了便于学生抓住重点知识、消化学习内容、加深对所学知识的理解，在各章的最后给出了小结，精选了习题并统一附有参考答案。
本书第1章、第5章和第6章由沈阳航空航天大学姬晓飞副教授编写，第2章和第3章由沈阳航空航天大学王艳辉副教授编写，第4章由沈阳航空航天大学王昱博士编写，中国石化工程建设有限公司高级工程师刘庆华发挥工程设计经验丰富的优势，对全书的工程应用案例进行了精心筛选并编写了相应的内容。沈阳航空航天大学张庆新教授对全书进行了主审，并在编写的过程中提出了很多宝贵意见，在此表示感谢！
由于作者水平有限，书中难免有不足和疏漏之处，恳请读者谅解并给予指正。
编者2019年7月
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