《控制工程基礎（第3版）》是由董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅編著，2009年清華大學出版社出版的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。該教材融入了有關的機電一體化新技術和新分析方法，可供相關領域的科技人員參考。
主要內容包括控制系統的動態數學模型、時域瞬態回響分析、控制系統的頻率特性、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析和計算等。
基本介紹
- 書名：控制工程基礎（第3版）
- 作者：董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅
- ISBN：9787302199816
- 類別：普通高等教育“十一五”國家級規劃教材
- 頁數：429頁
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2009年6月1日（2014年4月重印）
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
- 字數：597千字
- CIP核字號：2009059699
成書過程,修訂情況,出版工作,內容簡介,教材目錄,教學資源,教材特色,作者簡介,
成書過程
修訂情況
該教材是在董景新、趙長德等編著的《控制工程基礎（第2版）》的基礎上，引入相關內容的發展重新編寫的，主要面向機械類、儀器類及其他非控制專業本科生。
該教材被納入普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，得到了國家高等教育精品課建設項目、北京市高等教育精品教材建設項目和清華大學精品課建設項目經費的資助。
該教材在原書的基礎上各章都做了補充和修改。其中，主要的變動如下：①第2版第5章“控制系統的穩定性分析”中的乃奎斯特判據證明，由原來米哈伊洛夫定理作為引理改為採用映射定理證明，以更適應當前學生的知識結構，該部分由陳志勇完成；②第6章增加了干擾引起系統誤差的分析和解決方法的內容，第9章“控制系統的非線性問題”增加了李雅普諾夫方法和計算機仿真方法的內容，由董景新完成。③第10章“計算機控制系統”按照更加便於工程套用的原則由李冬梅重寫；④第11章“MATLAB軟體工具在控制系統分析和綜合中的套用”的內容分散到各章，並做了補充和擴展，該部分由郭美鳳完成。全書由董景新整理統編。該教材參考了中國國內外同類教材和其他有關文獻。
出版工作
2009年6月1日，該教材由清華大學出版社出版；2014年4月，由清華大學出版社重印。
| 策劃編輯 | 責任編輯 | 責任印製 |
|---|---|---|
張秋玲 | 趙麗敏 | 何芊 |
內容簡介
主要內容包括控制系統的動態數學模型、時域瞬態回響分析、控制系統的頻率特性、控制系統的穩定性分析、控制系統的誤差分析和計算、控制系統的綜合與校正、根軌跡法、控制系統的非線性問題、計算機控制系統。該教材突出機械運動作為主要控制對象，並對其數學模型和分析綜合作了介紹。
教材目錄
1概論11.1控制理論在工程中的套用和發展1 1.2自動控制系統的基本概念2 1.3控制理論在機械製造工業中的套用8 1.4課程主要內容及學時安排11 例題及習題132 2 控制系統的動態數學模型16 2.1基本環節數學模型16 2.2數學模型的線性化20 2.3拉氏變換及反變換22 2.4傳遞函式以及典型環節的傳遞函式33 2.5系統函式方塊圖及其簡化40 2.6系統信號流圖及梅遜公式44 2.7受控機械對象數學模型45 2.8繪製實際物理系統的函式方塊圖47 2.9控制系統數學模型的MATLAB實現56 *2.10狀態空間方程的基本概念60 例題及習題64 3 時域瞬態回響分析76 3.1時域回響以及典型輸入信號76 3.2一階系統的瞬態回響79 3.3二階系統的瞬態回響81 3.4時域分析性能指標88 3.5高階系統的瞬態回響92 3.6藉助MATLAB進行系統時間回響分析95 3.7時域瞬態回響的實驗方法104 例題及習題106 4控制系統的頻率特性115 4.1機電系統頻率特性的概念及其基本實驗方法115 4.2極坐標圖123 4.3對數坐標圖128 4.4由頻率特性曲線求系統傳遞函式136 4.5由單位脈衝回響求系統的頻率特性139 *4.6對數幅相特性圖140 4.7控制系統的閉環頻響141 4.8機械系統動剛度的概念149 4.9藉助MATLAB進行控制系統的頻域回響分析151 4.10小結155 例題及習題155 5控制系統的穩定性分析162 5.1系統穩定性的基本概念162 5.2系統穩定的充要條件163 5.3代數穩定性判據164 5.4乃奎斯特穩定性判據171 5.5套用乃奎斯特穩定性判據分析延時系統的穩定性178 5.6由伯德圖判斷系統的穩定性183 5.7控制系統的相對穩定性186 | 5.8藉助MATLAB分析系統穩定性190 5.9李雅普諾夫穩定性方法193 例題及習題194 6控制系統的誤差分析和計算201 6.1穩態誤差的基本概念201 6.2輸入引起的穩態誤差202 6.3干擾引起的穩態誤差207 6.4減小系統誤差的途徑211 6.5動態誤差係數213 例題及習題214 7控制系統的綜合與校正220 7.1系統的性能指標220 7.2系統的校正概述223 7.3串聯校正224 7.4反饋校正234 7.5用頻率法對控制系統進行綜合與校正237 7.6典型控制系統舉例250 7.7確定PID參數的其他方法262 7.8MATLAB在系統綜合校正中的套用267 7.9小結270 例題及習題270 8根軌跡法278 8.1根軌跡與根軌跡方程278 8.2繪製根軌跡的基本法則281 8.3其他參數根軌跡圖的繪製288 8.4根軌跡圖繪製舉例289 8.5系統閉環零點、極點的分布與性能指標293 8.6藉助MATLAB進行系統根軌跡分析299 例題及習題302 *9控制系統的非線性問題305 9.1概述305 9.2描述函式法308 9.3相軌跡法322 9.4李雅普諾夫穩定性方法342 9.5藉助MATLAB分析系統非線性343 例題及習題344 10計算機控制系統351 10.1計算機控制系統概述351 10.2線性離散系統的數學模型358 10.3線性離散系統的性能分析384 10.4計算機控制系統的模擬化設計方法393 10.5MATLAB在計算機控制系統中的套用398 例題及習題403 附錄A拉普拉斯變換表410 附錄B高階最優模型最佳頻比的證明414 習題參考答案417 參考文獻430 |
（註：目錄排版順序為從左列至右列）
教學資源
- 配套教材
該教材配有輔助教材《控制工程基礎（第3版）習題解》《控制工程基礎實驗指導》和教師用《控制工程基礎習題解》。
| 書名 | 書號 | 出版社 | 作者 |
|---|---|---|---|
《控制工程基礎（第3版）習題解》 | 9787302221715 | 清華大學出版社 | 董景新、郭美鳳、陳志勇、劉雲峰 |
- 課程資源
該教材還配有和多媒體課件。
教材特色
該教材有以下特點：
- 突出機械運動作為主要受控對象，並對其數學模型和分析綜合重點研究；
- 對自動調節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，並簡化或略去了與機電工程距離較遠、較艱深的嚴格數學推導內容；
- 引入和編寫了較多的例題和習題；
- 反映機電一體化新技術和新分析方法；
- 對於屬於該教材領域的非基本內容，但在該領域文獻中時有出現的較為繁難的部分，該教材中也作了一定介紹，其有關章節前注以“*”號。
作者簡介
董景新，1948年生，男，清華大學精密儀器系精密測試技術及儀器國家重點實驗室教授、博士生導師。
趙長德，原清華大學精密儀器與機械學系教師。
郭美鳳，女，博士，清華大學精密儀器系副教授。研究方向為MEMS慣性與衛星組合導航和自動控制。
陳志勇，男，博士，清華大學精密儀器系副研究員。主要從事微機電慣性儀表的研究，重點為微結構設計與特性分析。
李冬梅，女，博士，清華大學精密儀器系副研究員。研究方向為高精度慣性感測器及系統套用技術、高精度機電控制技術、數位訊號處理技術。
