本書系統(tǒng)闡述了經典控制理論的基本原理及其在機械工程自動控制系統(tǒng)中的應用。全書共11章，主要介紹了機械工程控制系統(tǒng)的基本概念、拉普拉斯變換、控制系統(tǒng)的數學模型，分析了線性時不變系統(tǒng)的時間響應、頻率特性、穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差及根軌跡，闡述了控制系統(tǒng)的設計校正方法和MATLAB分析方法，并以兩個機械工程實例說明控制理論在機械工程中的實際應用。
本書重點突出、科學系統(tǒng)，在講清楚基本概念的基礎上，淡化數學推證，增強工程背景，突出方法論，編寫體系符合教學規(guī)律，好教易學。
本書可作為高等院校機械類各專業(yè)的本科生教材，也可作為相關工程技術人員學習經典控制理論的參考書目。
本書遵循教指委相關指導文件和高等院校學生學習規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結合。
本書是在王潔等主編的《機械控制工程基礎》的基礎上進行修訂的。修訂本書的原因：一是加快推進黨的二十大精神進教材、進課堂、進頭腦；二是豐富教學配套資源。
修訂本書的指導思想：力求體現教材應有的理論性、系統(tǒng)性、穩(wěn)定性和先進性；著重基本原理和基本方法的介紹；在淡化數學推證、突出系統(tǒng)性、強調實用性、突出工程背景、增強先進性等方面保持和發(fā)揚本書在內容和體系安排上的特色。本次修訂的主要內容如下。
1）每章增加課外閱讀，主要介紹科學家的先進事跡、控制論在機械工程中的應用、控制理論的發(fā)展等內容，充分體現黨的二十大報告中提到的“培育創(chuàng)新文化，弘揚科學家精神”“加強基礎研究，突出原創(chuàng)，鼓勵自由探索”“實施科教興國戰(zhàn)略，強化現代化建設人才支撐”等精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。
2）豐富教學配套資源。本書提供了立體化教學資源，除教學課件（PPT）外，還提供了學習指導（包括課后習題答案詳解）和微課視頻。微課視頻包括課程知識點和課后重要習題的講解，以二維碼形式在書中相應位置出現，隨掃隨學，以強化學習效果。
本書共11章，包括：緒論、拉普拉斯變換、控制系統(tǒng)的數學模型、控制系統(tǒng)的時間響應、控制系統(tǒng)的誤差分析、控制系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、控制系統(tǒng)的根軌跡分析、控制系統(tǒng)的綜合與校正、控制系統(tǒng)的MATLAB分析、機械工程控制理論在工程實際中的應用。本書可按32～56學時編排教學內容。
本書由王潔、劉慧芳擔任主編，梁全和高翼飛擔任副主編。參加編寫的人員還有：孟新宇、王野牧和張靖。全書由劉慧芳統(tǒng)稿。
由于編者水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，懇請讀者批評指正。
編者
高等院校教師
前言
第1章緒論1
11控制理論的發(fā)展與應用1
12控制系統(tǒng)的基本組成3
13控制系統(tǒng)的工作原理及分類5
14對控制系統(tǒng)的基本要求9
課外閱讀錢學森在控制工程領域的突出貢獻10
思考題與習題11
第2章拉普拉斯變換13
21復數和復變函數13
22拉普拉斯變換簡介14
23典型時間函數的拉普拉斯變換17
24拉普拉斯反變換19
25拉普拉斯變換在工程中的應用22
課外閱讀拉普拉斯簡介23
思考題與習題23
第3章控制系統(tǒng)的數學模型25
31系統(tǒng)的微分方程25
32系統(tǒng)的傳遞函數33
33系統(tǒng)框圖及其簡化42
34系統(tǒng)信號流圖及梅森公式50
35相似原理54
課外閱讀現代控制理論建模方法簡介56
思考題與習題57
第4章控制系統(tǒng)的時間響應63
41時間響應的組成及主要性能指標63
42一階系統(tǒng)時域分析66
43二階系統(tǒng)時域分析70
44二階系統(tǒng)的性能指標75
45高階系統(tǒng)時域分析78
課外閱讀摩天大樓防風抗震的秘密武器——阻尼器80
思考題與習題81
第5章控制系統(tǒng)的誤差分析84
51穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念84
52與輸入有關的穩(wěn)態(tài)偏差85
課外閱讀差之毫厘謬以千里94
思考題與習題95
第6章控制系統(tǒng)的頻域分析99
61頻率特性概述99
62頻率特性的極坐標圖106
63頻率特性的對數坐標圖112
64頻域性能指標121
65最小相位系統(tǒng)121
課外閱讀頻率特性123
思考題與習題124
第7章控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性126
71系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念及穩(wěn)定條件126
72代數穩(wěn)定性判據127
73幾何穩(wěn)定性判據134
74系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性142
課外閱讀謝緒愷穩(wěn)定性判據145
思考題與習題147
第8章控制系統(tǒng)的根軌跡分析149
81根軌跡概述149
82根軌跡的繪制方法151
83利用根軌跡法進行系統(tǒng)性能分析158
課外閱讀廣義根軌跡158
思考題與習題160
第9章控制系統(tǒng)的綜合與校正162
91概述162
92控制系統(tǒng)的串聯校正163
93PID校正180
94并聯校正186
課外閱讀PID控制器的參數整定192
思考題與習題193
第10章控制系統(tǒng)的MATLAB
分析195
101控制系統(tǒng)數學模型的MATLAB
描述195
102時間響應MATLAB分析200
103頻率特性MATLAB分析206
104穩(wěn)定性MATLAB分析208
105根軌跡MATLAB分析210
106系統(tǒng)校正MATLAB分析213
思考題與習題215
第11章機械工程控制理論在工程實際中的應用217
111數控機床直線運動工作臺位置控制系統(tǒng)217
112閥控對稱液壓缸位置閉環(huán)控制系統(tǒng)223
思考題與習題231
參考文獻232
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