第1章 绪论 1
1.1 基本概念 1
1.2 机械控制系统的组成及其研究内容 2
1.2.1 控制系统性能分析 3
1.2.2 控制系统的设计 3
1.3 自动控制系统的分类 5
第2章 机械系统模型的建立及机电相似系统的等效转换 7
2.1 机械系统模型的建立 7
2.2 机电相似系统的等效转换 10
第3章 系统的典型信号和典型环节 15
3.1 系统的典型信号及其时间响应分析 15
3.1.1 系统的典型信号 15
3.1.2 系统时间响应数学模型的建立与时间响应分析 16
3.2 系统的频率响应和典型环节 18
3.2.1 频率响应 19
3.2.2 机械系统的典型环节及其特性的描述 21
3.2.3 电系统的典型环节及其特性的描述 26
3.3 有关频率的基本概念 27
3.4 自动控制系统的静态和动态的概念 28
第4章 控制系统的稳定性及其分析 30
4.1 系统的稳定性 30
4.2 系统的稳定性判据 31
4.2.1 解方程稳定判据（求解闭环传递函数特征方程法） 31
4.2.2 劳斯稳定判据 31
4.2.3 奈奎斯特稳定判据（简称奈氏判据） 33
4.2.4 对数幅相频率特性稳定判据 33
4.3 系统的稳定裕量 34
4.3.1 奈氏稳定判据的稳定裕量 34
4.3.2 对数幅相频率特性稳定判据的稳定裕量 35
4.4 液压仿形刀架控制系统的综合分析与计算 38
第5章 根轨迹法 49
5.1 控制系统的根轨迹 49
5.1.1 根轨迹的基本概念 49
5.1.2 控制系统根轨迹的分析 50
5.2 根轨迹所遵循的幅值和幅角条件 52
5.3 绘制根轨迹的基本规则及步骤 54
第6章 控制系统稳态误差的分析与计算 63
6.1 控制系统的稳态误差的分析 63
6.2 稳态误差中的静态误差和动态误差计算 64
6.2.1 静态误差 64
6.2.2 动态误差 70
6.3 液压仿形刀架控制系统稳态误差的计算 72
6.3.1 跟随误差essi的计算 72
6.3.2 负载误差essF的计算 73
第7章 自动控制系统的校正设计 75
7.1 校正问题的提出 75
7.2 各设计参数对系统性能的影响 75
7.3 系统的校正 77
7.3.1 超前校正 77
7.3.2 滞后校正 84
7.3.3 滞后-超前校正 89
7.3.4 PID校正 94
第8章 机械系统的建模与分析 100
8.1 机床工作台的位置控制系统分析 100
8.2 机床工作台的速度控制系统分析 105
8.3 活塞销孔镗削加工的表面质量分析与控制 110
第9章 机床进给系统的速度和位置控制及稳定性分析 119
9.1 机床进给运动伺服控制系统的组成 119
9.1.1 机床进给系统的开环控制 119
9.1.2 机床进给系统的闭环控制 119
9.2 直流伺服电动机数学模型的建立 120
9.3 速度控制系统的建立及稳定性的对比分析 122
9.3.1 直流伺服电机的转速控制系统的建立 122
9.3.2 速度控制系统传递函数的建立及稳定性的对比分析 123
9.3.3 速度反馈控制系统根轨迹的绘制 124
9.4 位置控制系统传递函数的建立及稳定性对比分析 124
9.4.1 无速度反馈的位置控制系统传递函数的建立与稳定性分析 124
9.4.2 有速度反馈的位置控制系统传递函数的建立与稳定性分析 127
第10章 控制系统的状态空间描述 130
10.1 状态空间描述的基本概念 130
10.2 线性定常连续系统的状态方程及输出方程 131
10.2.1 由系统微分方程列写状态方程及输出方程 131
10.2.2 由系统状态变量图写线性定常系统状态方程及输出方程 141
10.2.3 由系统框图直接列写状态方程及输出方程 145
10.3 非线性连续系统的状态方程及输出方程 149
10.3.1 典型非线性系统的状态方程及输出方程 149
10.3.2 本征非线性控制系统的状态方程及输出方程 152
10.4 线性时变连续系统的状态方程及输出方程 153
10.5 线性离散系统的状态方程及输出方程 154
10.5.1 作用函数不含未来值时线性离散系统的状态方程与输出方程 154
10.5.2 作用函数含未来值时线性离散系统的状态方程与输出方程 156
10.6 利用MATLAB数学模型转换列写系统状态方程 158
10.7 实际控制系统状态方程的列写举例 161
10.7.1 泵控液压马达位置伺服系统状态方程及输出方程 161
10.7.2 带有阻尼柱塞导控型两级高压减压阀的状态方程及输出方程 163
第11章 控制系统状态方程的解 165
11.1 线性定常系统状态方程的解 165
11.1.1 齐次状态方程的解 165
11.1.2 矩阵指数与状态转移矩阵 169
11.1.3 非齐次状态方程的解 170
11.1.4 线性时变系统状态方程的解 175
11.2 离散系统状态方程的解 180
11.2.1 线性定常离散系统状态方程的解 180
11.2.2 线性时变离散系统状态方程的解 186
11.2.3 连续系统状态方程的离散化 187
11.3 基于MATLAB与SIMULINK上的控制系统时域特性分析 191
11.3.1 基于MATLAB上的控制系统时域特性分析 191
11.3.2 基于SIMULINK上的控制系统时域特性分析 202
11.3.3 非线性控制系统的时域特性分析 207
11.3.4 离散控制系统的时域特性分析 213
第12章 李雅普诺夫稳定性分析 220
12.1 平衡状态和欧几里得范数及状态方程解的轨迹 220
12.2 李雅普诺夫稳定性定义 221
12.3 系统稳定性的李雅普诺夫判别法 222
12.3.1 李雅普诺夫第一法 222
12.3.2 正定函数和二次型函数及李雅普诺夫第二法 223
12.3.3 李雅普诺夫稳定定理 224
12.4 线性系统的李雅普诺夫稳定性分析 227
12.4.1 线性定常系统的稳定性分析 227
12.4.2 线性时变系统的稳定性分析 229
12.4.3 线性定常离散系统的稳定性分析 230
12.4.4 线性时变离散系统的稳定性分析 230
12.4.5 应用李雅普诺夫第二法求解系统参数最优化问题 231
第13章 控制系统的状态空间综合法 234
13.1 线性系统的能控性与能观测性 234
13.1.1 线性定常离散系统的能控性 234
13.1.2 线性定常连续系统的能控性 238
13.1.3 线性定常连续系统的输出能控性 239
13.1.4 线性定常离散系统状态能观测性 240
13.1.5 对偶原理 242
13.1.6 系统完全能控条件与完全能观条件的另一种形式 243
13.1.7 系统状态完全能控和完全能观及传递函数 245
13.1.8 系统状态完全能控和完全能观测标准形 245
13.2 线性系统的状态反馈与状态观测器 248
13.2.1 概述 248
13.2.2 具有状态反馈和输出反馈系统的能控性与能观测性 250
13.2.3 极点配置问题 250
13.2.4 状态观测器 254
13.2.5 利用MATLAB实现控制系统的极点配置 257
第14章 神经网络控制及其应用 263
14.1 神经网络控制产生的背景 263
14.2 生物学的启示 263
14.3 人工神经元 264
14.4 神经网络模型的组成 265
14.5 神经网络的学习 267
14.5.1 神经网络的学习方式 267
14.5.2 神经网络的计算 268
14.6 基于BP神经网络的线切割加工质量及效率控制 277
14.6.1 线切割加工BP神经网络的设计 277
14.6.2 线切割加工质量及效率控制BP神经网络的训练 279
第15章 模糊控制及其应用 284
15.1 模糊控制及产生的背景 284
15.2 模糊控制系统 284
15.2.1 模糊变量的描述 285
15.2.2 模糊逻辑控制器的设计 285
15.3 磨削加工表面粗糙度的模糊控制 293
附录 298
参考文献 301