本书是《机械控制工程基础》（北京信息科技大学陈秀梅、徐小力主编）的配套教材，是编者根据;机械控制工程课程的教学基本要求，并结合多年的教学改革和教学实践需要编写的。本书力求体现普通高等院校培养高素质应用型工程技术人才的特点，突出对学生分析机械工程系统动态行为、研究和解决复杂工程问题的能力培养。全书共6章，并有附录。在各个章节中，首先简单介绍了该部分的基本内容和基本要求，并给出了对应知识点的例题，目的是用于课程学习辅导；随后配备了练习题及答案，练习题题型多样，有选择题、填空题、简答题、计算题、画图题及证明题等，目的是加深学生对课程理论知识，尤其是基本概念的理解与掌握。附录中有期末测试题，供学生期末复习参考使用，此外还附有硕士研究生入学考试题若干套。本书编写目的主要是指导学生学习经典控制理论的基本理论知识。根据编者多年教学经验的积累，针对学生学习过程中经常出现的问题，比如对基本概念掌握欠缺，本书精选例题，并利用各种类型练习题使学生加深对理论知识的理解与掌握，从而达到更好的学习效果，这对于工程技术人员加深理论知识的理解同样具有参考意义。本书有如下一些特点：（1）覆盖了课程基本要求的全部内容，注重课程内容分析及学习方法和策略的指导，帮助学生更快地理解课程内容理论知识；（2）根据编者多年的教学经验和对国内众多教材及参考书的研究、分析，有重点地将各知识点通过不同题型展现出来。本书由北京信息科技大学陈秀梅编写、彭宝营审校，在编写过程中教学团队成员黄民教授、许博副教授、刘忠和博士给予了很多宝贵建议和帮助，在此一并表示衷心的感谢。由于编者水平有限，书中疏漏在所难免，敬请提出宝贵意见，不胜感谢。

编者2025年4月

本书是根据普通高等学校机械类、仪器类等非控制专业;机械控制工程课程教学大纲编写，作为陈秀梅、徐小力编著的《机械控制工程基础》教材的配套学习指导书。主要针对经典控制理论内容进行归纳总结、知识梳理，明确学习机械控制工程课程的基本要求及重点、难点，具有满足学生课程学习、课后复习、考研辅导以及教师教学参考等多方面需求的功能。本书力求突出控制理论的工程性，通过理论联系实际，增强学生的学习兴趣，培养学生的工程意识。本书可作为机械工程、仪器仪表等非控制专业师生的辅助教材，也可供相关专业科研工作者及相关领域的工程技术人员学习参考。

无

第1章绪论11.1控制系统的基本工作原理11.2自动控制系统的几种分类11.2.1按控制系统有无反馈分类11.2.2按控制作用的特点来分31.3机械控制工程的研究对象与任务31.4控制理论发展简史41.5对控制系统性能的基本要求41.6本课程的学习方法4本章小结4练习题5

第2章物理系统的数学模型及传递函数72.1系统的数学模型72.1.1数学模型72.1.2建立数学模型（建模）的方法72.1.3线性控制系统82.2传递函数92.2.1传递函数的定义92.2.2传递函数的性质92.2.3传递函数的标准形式102.3典型环节的传递函数112.4系统的方框图及其连接132.4.1各环节的基本连接形式132.4.2方框图的变换与化简152.5信号流图及梅逊公式17本章小结19练习题21

第3章时间响应及误差分析293.1时间响应的概念293.1.1时间响应的组成及求取方法293.1.2系统的输入信号303.2一阶系统的时间响应303.2.1数学模型303.2.2单位阶跃响应313.2.3单位脉冲响应323.2.4单位斜坡响应333.2.5响应之间的关系333.3二阶系统的时间响应333.3.1典型二阶系统的数学模型333.3.2单位阶跃响应343.3.3单位脉冲响应353.4瞬态响应的性能指标353.4.1上升时间363.4.2峰值时间363.4.3最大超调量363.4.4调整时间（或调节时间）363.5控制系统的误差分析与计算393.5.1稳态误差的计算393.5.2不同类型系统的稳态误差403.5.3干扰作用下系统的稳态误差423.5.4减小或消除稳态误差的措施46本章小结46练习题47

第4章频率特性分析574.1频率特性的概念574.1.1基本概念574.1.2频率特性的求取及表示方法584.1.3频率特性的物理意义和数学本质614.2频率特性的图示法624.2.1幅相频率特性曲线（Nyquist图）624.2.2对数幅频、相频特性曲线（伯德图）644.3频域性能指标及其与时域性能指标间的关系68本章小结69练习题71

第5章控制系统的稳定性815.1控制系统稳定性的概念及条件815.1.1稳定性的概念815.1.2控制系统稳定的条件815.2劳斯.赫尔维茨稳定判据（代数判据）815.2.1赫尔维茨稳定判据825.2.2劳斯稳定判据835.3奈奎斯特稳定判据（几何判据）885.3.1奈奎斯特稳定判据应用方法895.3.2奈奎斯特稳定判据应用举例895.4稳定性裕量925.4.1相位裕量925.4.2幅值裕量92本章小结94练习题95

第6章控制系统的综合与校正1056.1校正方式1056.2串联校正1056.2.1相位超前校正1066.2.2相位滞后校正1066.2.3相位滞后.超前校正1066.2.4PID校正器1076.3并联校正1126.3.1反馈校正1126.3.2顺馈校正1146.4复合校正1156.4.1按扰动补偿的复合校正1156.4.2按输入补偿的复合校正116本章小结116练习题117

附录125附录A期末测试题125附录B研究生入学考试题135附录C练习题及试题答案146

参考文献168