曾励主编的《控制工程基础》共分八章，包括绪论、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析、控制系统的频率分析、控制系统的性能分析、控制系统的综合校正、采样控制系统分析基础以及基于MATLAB的控制系统分析等内容。本书在阐述上力求内容精简，重点突出，浅显易懂，并有创新，着眼点是系统性能分析和系统性能改进，而不是系统设计。因此，本书除有意识将控制系统的稳定性、稳态误差以及动态性性能等问题结合在各章节中介绍外，还将控制系统性能分析独立成章。此外，本书还以高性能的数值计算和可视化软件MATLAB为工具，阐述了基于MATLAB的控制系统仿真分析。

曾励主编的《控制工程基础》以分析控制系统性能为目的，总结了近年来教学实践和教学改革的经验，并借鉴了国内外同类优秀教材编撰而成。书中以大量机电系统的实际例子渗透于各个章节，使学习者掌握控制工程在工程实际中的应用。

全书共分八章，主要包括绪论、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析、控制系统的频域分析、控制系统的性能分析、控制系统的综合校正、采样控制系统分析基础、基于MATLAB的控制系统分析。书中每章均有一定数量的典型例题和习题，便于读者学习和巩固所学知识。

《控制工程基础》主要面向机电类专业的“控制工程基础”本科生教学，也可供工程技术人员参考。对于专科生和少学时专业可适当调整学时数。读者通过对本课程的学习，不仅能掌握经典控制理论的基本分析和综合方法，而且基本能应用MATLAB软件分析和设计控制系统。

前言

第1章 绪论1

 1. 1 控制工程概述1

 1. 2 控制系统的结构2

 1. 2. 1 开环控制系统2

 1. 2. 2 闭环控制系统3

 1. 2. 3 反馈控制系统的组成4

 1. 3 控制系统的基本类型6

 1. 3. 1 按输入信号的特征分类6

 1. 3. 2 按控制器的实现方式分类6

 1. 3. 3 按有无误差分类6

 1. 4 对控制系统的基本要求7

 1. 4. 1 稳定性7

 1. 4. 2 快速性7

 1. 4. 3 准确性8

 习题8

第2章 控制系统的数学模型10

 2. 1 控制系统的微分方程10

 2. 1. 1 线性系统与非线性系统10

 2. 1. 2 微分方程的建立12

 2. 1. 3 微分方程的求解15

 2. 2 控制系统的传递函数16

 2. 2. 1 传递函数的定义16

 2. 2. 2 传递函数的特点17

 2. 2. 3 传递函数的形式17

 2. 3 典型环节的传递函数18

 2. 3. 1 比例环节18

 2. 3. 2 微分环节19

 2. 3. 3 积分环节21

 2. 3. 4 惯性环节22

 2. 3. 5 一阶微分环节23

 2. 3. 6 二阶振荡环节23

 2. 3. 7 二阶微分环节25

 2. 3. 8 延时环节25

 2. 4 控制系统的函数框图模型26

 2. 4. 1 控制系统的基本连接方式26

 2. 4. 2 扰动作用下的闭环控制系统28

 2. 4. 3 函数框图的绘制29

 2. 4. 4 函数框图的简化30

 2. 5 典型系统的数学模型分析33

 2. 5. 1 机械系统33

 2. 5. 2 电气系统34

 2. 5. 3 机、电、液系统35

 习题36

第3章 控制系统的时域分析39

 3. 1 控制系统的瞬态响应39

 3. 1. 1 典型输入信号39

 3. 1. 2 时间响应及其组成42

 3. 1. 3 控制系统的时域性能指标43

 3. 2 一阶系统的数学模型及时间响应44

 3. 2. 1 一阶系统的数学模型44

 3. 2. 2 一阶系统的时间响应45

 3. 3 二阶系统的数学模型、时间响应及时域性能指标49

 3. 3. 1 二阶系统的数学模型49

 3. 3. 2 二阶系统的时间响应52

 3. 3. 3 二阶系统的时域性能指标55

 3. 4 高阶系统的时间响应及性能分析59

 3. 4. 1 高阶系统的时间响应59

 3. 4. 2 高阶系统的性能分析61

 习题64

第4章 控制系统的频域分析67

 4. 1 频率特性的基本概念67

 4. 1. 1 频率响应67

 4. 1. 2 频率特性及其求取方法68

 4. 1. 3 频率特性的图形表示法69

 4. 2 典型环节的频率特性71

 4. 2. 1 比例环节71

 4. 2. 2 积分环节和微分环节71

 4. 2. 3 惯性环节和一阶微分环节73

 4. 2. 4 二阶振荡环节和二阶微分环节75

 4. 2. 5 延时环节78

 4. 3 控制系统的开环频率特性79

 4. 3. 1 系统的开环极坐标图79

 4. 3. 2 系统的开环Bode图87

 4. 4 系统的闭环频率特性91

 4. 4. 1 系统的闭环频率特性图91

 4. 4. 2 由开环频率特性估计闭环频率特性91

 4. 4. 3 系统的闭环频域性能指标92

 习题94

第5章 控制系统的性能分析97

 5. 1 控制系统的稳定性分析97

 5. 1. 1 控制系统稳定性的基本概念97

 5. 1. 2 代数稳定性判据99

 5. 1. 3 频域判据105

 5. 1. 4 控制系统的相对稳定性分析111

 5. 2 控制系统的误差分析117

 5. 2. 1 系统误差和误差传递函数118

 5. 2. 2 系统静态误差分析与计算120

 5. 2. 3 系统动态误差分析与计算127

 5. 2. 4 开环特性与稳态误差的关系129

 5. 3 控制系统的动态性能分析131

 5. 3. 1 动态性能与开环频率特性的关系131

 5. 3. 2 动态性能与闭环频率特性的关系133

 习题135

第6章 控制系统的综合校正140

 6. 1 控制系统校正概述140

 6. 2 控制系统的串联校正141

 6. 2. 1 相位超前校正141

 6. 2. 2 相位滞后校正145

 6. 2. 3 滞后超前校正148

 6. 2. 4 PID校正151

 6. 3 控制系统的并联校正154

 6. 3. 1 反馈校正154

 6. 3. 2 顺馈校正155

 习题156

第7章 采样控制系统分析基础158

 7. 1 概述158

 7. 2 信号的采样与复原159

 7. 2. 1 信号的采样159

 7. 2. 2 信号的复原161

 7. 3 采样控制系统的Z变换与Z反变换162

 7. 3. 1 Z变换的定义162

 7. 3. 2 Z变换的性质164

 7. 3. 3 Z反变换165

 7. 4 线性采样控制系统的差分方程167

 7. 4. 1 差分方程的数学描述167

 7. 4. 2 差分方程的求解168

 7. 5 采样控制系统的脉冲传递函数169

 7. 5. 1 脉冲传递函数概述169

 7. 5. 2 脉冲传递函数的求解方法170

 7. 5. 3 脉冲传递函数的连接方式170

 7. 5. 4 闭环系统的脉冲传递函数171

 7. 6 采样控制系统的性能分析172

 7. 6. 1 采样控制系统的稳定性分析172

 7. 6. 2 采样控制系统的稳态误差174

 7. 6. 3 采样控制系统的动态性能分析175

 习题176

第8章 基于MATLAB的控制系统分析178

 8. 1 MATLAB语言简介178

 8. 1. 1 基本操作及命令178

 8. 1. 2 MATLAB函数179

 8. 1. 3 绘制响应曲线181

 8. 1. 4 MATLAB语言的联机帮助功能182

 8. 2 控制系统数学模型的MATLAB描述183

 8. 2. 1 连续系统数学模型的MATLAB描述183

 8. 2. 2 离散系统数学模型的MATLAB描述186

 8. 2. 3 各种数学模型之间的转换186

 8. 2. 4 控制系统的模型建立187

 8. 2. 5 Simulink建模方法187

 8. 3 控制系统的性能分析189

 8. 3. 1 控制系统的时域分析189

 8. 3. 2 控制系统的频域分析192

 8. 3. 3 控制系统的稳定性分析194

 8. 4 控制系统的校正课程设计实例196

 习题198

附录 拉普拉斯变换200

参考文献209