本书此次修订按照打造新工科精品教材的要求，以培养新素养形成新能力为牵引重构课程边界、按教学实践积累总结和新工科要求重塑课程知识点、按与时俱进的时代特征要求提供媒体教学内容，精心对第3版进行了诸多重要修订，使内容更为优化，更切合时代需求。本书主要介绍控制工程中分析和综合线性定常系统的时、频域理论和方法，内容包括：绪论、数学模型、时域分析、频域分析、综合与校正。本书正文融入有针对性的例题，并精选习题，附有MATLAB/Simulink软件在控制工程中的应用实例、实践项目工程教学案例、电液控制系统分析与综合工程实例以及习题参考答案。本书配套有PPT教学课件和微信公众教学资源（登录方法见封底勒口），微信公众教学资源有教学课件、习题详解、扩展阅读等内容，便于学习与交流互动。
第4版前言
本书第3版荣获中国机械工业科学技术奖三等奖。本书前3版分别于1989年、2000年、2008年出版，累计30余印次，深受高校师生与读者的好评、支持和肯定。本书自第3版出版以来，我们得到了兄弟院校师生反馈的许多宝贵建议。为打造精品教材，编者在教学一线与科研实践中不断思考和总结。适逢教育部推出以培养未来多元化、创新型卓越工程人才为目标的“新工科”计划，以适应新科技革命、新产业革命和新经济发展背景下对工程教育的新需求。为此，我们根据“新工科”计划并在教学实践积累总结的基础上，对本书进行了边界再界定和内容再修订。
本次修订的内容主要有以下几个方面：
（1） 按培养新素养、形成新能力的要求确定课程边界控制工程基础是为泛机械类工科专业开设的学科基础课，也是学科交叉课，其大量的概念、方法和原理，对于泛机械类工科专业的后续课程和控制工程的许多学科分支，都具有十分重要的基础作用。基于此，本书设计总学时为32～40学时（授课28～36学时，实验4学时），主要针对经典控制理论中的线性定常系统，阐明控制工程的模型、分析和控制三个基本问题。全书共分5章，内容包括绪论、数学模型、时域分析、频域分析、综合与校正。
（2） 按教学实践积累、总结和“新工科”要求重塑课程知识点本书编写团队涵盖了机械、液压和自动化等专业的教师，具有丰富的教学与科研经验，在总结第3版以来的教学规律和经验，汲取兄弟院校教学实践中的建议和意见，尤其是在“新工科”对工程教育的改革方向和要求的基础上，对全书重新编排和调整，对各章内容进行更新和凝炼，对核心知识点进行凸显和关联，对例题和习题进行修改和精炼，新增课程“工程实践项目教学案例”和“控制系统的分析与综合工程实例”，并有MATLAB/Simulink软件在控制工程中的应用实例和习题参考答案。
（3） 按与时俱进的时代特征要求提供多媒体教学内容为切合新媒体时代的信息获取与学习特征，本书配有PPT教学课件（请使用本书的老师到机械工业出版社教育服务网www.cmpedu.com下载）；同时，本书配套微信公众教学资源（有教学课件、习题详解、扩展阅读等内容，登录方法见封底勒口），用于同步辅助教学，便于教学互动、各校互联、反馈改进，方便学生随时查询和学习课程内容，进行延伸关联阅读，使碎片式、查询式学习与正式学习相互补充，有利于进行大数据反馈分析并持续改进，提升教学与教材质量。
本书由燕山大学孔祥东教授、姚成玉教授担任主编。第1～2章、附录B由孔祥东教授和艾超副教授编写，第3章和附录A由姚成玉教授编写，第4章由王跃灵博士后和王洪斌教授编写，第5章及附录C由李建雄副教授和方一鸣教授编写。各章教学课件和习题详解由各章编者完成。全书由孔祥东教授、姚成玉教授统稿。研究生陈立娟为本书部分内容的编写给予了帮助。
衷心感谢华中科技大学前校长、中国机械工程学会第十一届理事会理事长、教育部机械类教学指导委员会主任委员（2013～2017年）、中国工程院院士李培根教授为本书作序。
衷心感谢浙江大学机械工程学院院长、中国工程院院士杨华勇教授和北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院院长、长江学者特聘教授焦宗夏担任本书主审。
本书是在前3版基础上进一步改进和更新完成的，这里向不再参与本次编写但具有历史性贡献的编者——东北重型机械学院/燕山大学王益群、李久彤、韩德才、高英杰、焦晓红、祁晓野、权凌霄和西安交通大学的阳含和、杨公仆、王馨等以及前3版的主审东北大学周士昌、西安交通大学史维祥、北京航空航天大学王占林、上海交通大学范崇托等表示崇高的敬意。
燕山大学焦晓红教授审阅了本书部分章节，东北大学段洪君、湖南师范大学金耀、武汉轻工大学严清华、北京信息科技大学陈秀梅、同济大学靳文瑞、湘潭大学张大兵、内蒙古工业大学孟瑞锋、河北科技大学陈继荣、河北科技师范学院陈春明等兄弟院校的任课教师，以及燕山大学李慧剑、刘爽、李峰磊、刘志新、贺有智、杨晟刚、罗小元、马锴、唐英干等教师提出了许多宝贵意见或修订建议，在此一并表示衷心的感谢。
衷心感谢机械工业出版社责任编辑刘小慧老师多年来对本书第3、4版工作的支持和帮助。
本书难免有漏误和不足，敬请读者批评指正。
联系方式：邮箱control@ysueducn，电话13930358822（QQ微信同号）。
编者2018年10月
第3版前言
本书在《控制工程基础》第2版（王益群、孔祥东主编，机械工业出版社，2000）的基础上重新修订编写，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
本书在编写过程中结合编者近几年的教学改革经验、科研积累以及读者的反馈意见，并广泛参考了国内外同类教材和相关文献，从教学、考研及工程实用性需求等角度出发，力求做到使教材内容概念表达准确、知识结构调整合理、教学安排层次清晰，并进一步突出“控制工程基础”的主要特点。
本书主要介绍工程中广为应用的经典控制理论和现代控制理论中系统分析与综合的基本方法。全书共分十章：前六章属于经典控制理论中的线性定常连续控制系统问题，阐明了自动控制的三个基本问题，即模型、分
序言
第4版前言
第3版前言
第2版前言
第1版前言
第1章绪论1
11概述1
12控制系统的基本概念3
121控制系统的工作原理4
122开环控制系统与闭环控制系统5
123闭环控制系统的基本组成6
124控制系统的基本类型7
125对控制系统的基本要求8
13控制工程基础的主要任务与知识
体系9
131主要任务9
132知识体系9
本章小结10
习题10
第2章控制系统的数学模型11
21控制系统的微分方程及线性化方程11
211机械系统的微分方程11
212电气系统的微分方程14
213液压系统的线性化微分方程16
214机电液系统的相似性18
22拉普拉斯变换及反变换19
221拉普拉斯变换及其运算法则19
222拉普拉斯反变换及其计算方法23
23传递函数及基本环节的传递函数30
231传递函数30
232基本环节的传递函数32
24框图及其简化35
241框图组成及连接方式35
242框图等效变换39
243梅逊公式42
本章小结46
习题46
第3章控制系统的时域分析51
31控制系统的时间响应及性能指标51
311典型输入信号51
312时间响应概述54
313瞬态性能指标56
314稳态性能指标58
32一阶系统的时域分析58
321一阶系统的数学模型58
322一阶系统的时间响应59
323一阶系统的瞬态性能指标61
33二阶系统的时域分析62
331二阶系统的数学模型62
332二阶系统的单位阶跃响应63
333欠阻尼二阶系统的瞬态性能
指标66
34高阶系统的时域分析72
35稳定性及其劳斯稳定判据73
351稳定性的概念73
352线性定常系统稳定的充要
条件74
353劳斯稳定判据75
36稳态误差分析与计算82
361误差的定义82
362稳态误差的基本概念83
363稳态误差的计算85
37根轨迹法89
371根轨迹的基本概念89
372幅值条件和相角条件90
373根轨迹的绘制91
本章小结95
习题95
第4章控制系统的频域分析98
41频率特性的基本概念98
42频率特性图形表示法102
421Nyquist图102
422Bode图108
423最小相位系统118
43几何稳定判据120
431奈氏判据120
432对数判据122
44相对稳定性123
441相角裕度和幅值裕度123
442相对稳定性的计算与分析125
45闭环频率特性128
451由开环频率特性估计闭环频率
特性128
452闭环系统的频域性能指标129
453系统辨识的概念130
本章小结134
习题135
第5章控制系统的综合与校正139
51概述139
511校正的概念和实质139
512控制系统的性能指标140
513校正方法142
514校正方式142
52基本控制规律及PID参数整定143
521基本控制规律及其作用144
522PID参数整定方法146
53串联校正148
531相位超前校正装置149
532相位滞后校正装置150
533相位滞后超前校正装置153
534串联校正装置的设计155
54反馈校正162
541反馈的作用163
542反馈校正装置的设计163
55复合校正166
551按给定量顺馈补偿控制器的
设计166
552按扰动量前馈补偿控制器的
设计170
本章小结170
习题171
附录175
附录AMATLAB/Simulink软件在控制
工程中的应用实例175
附录B阀控缸位置闭环控制系统实践
项目工程教学案例185
附录C转速反馈直流调速控制系统的
分析与综合192
习题参考答案201
参考文献207
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