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本書共6章，第1章主要介紹了開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復合控制的原理，控制過程的物理本質，單變量反饋控制系統(tǒng)的組成和分類，以及系統(tǒng)基本要求的穩(wěn)定性、快速性、準確性概念。第2章主要介紹了數學模型的概念、建模方法、拉普拉斯變換、傳遞函數、數學模型的圖解方法。第3章主要介紹了控制系統(tǒng)時域分析，包括穩(wěn)定性分析、瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)誤差分析與計算。第4章主要介紹了控制系統(tǒng)的頻域分析，包括頻域響應與頻率特性的概念、頻率特性的圖解方法、控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、頻域性能指標與時城性能指標的關系。第5章主要介紹了PID控制律及基于頻域分析的控制系統(tǒng)設計和校正。第6章為應用實例，以硬盤為控制對象，運用計算機輔助設計技術，進行控制系統(tǒng)的設計和校正。如此安排教學內容，有助于讀者循序漸進掌握控制工程的知識；其它專業(yè)教師選用本書時，適當取舍內容后可適應不同層次及不同專業(yè)的教學要求�？刂乒こ袒A是機械類專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎課。武漢理工大學從上世紀70年代開始開設控制工程基礎課程，是全國最早開設此課程的高校之一。武漢理工大學教師經過幾十年的教學和科研實踐，在教學內容、教材和實驗室建設等方面積累了很多寶貴經驗和科研案例素材，并力圖將這些經驗體會、案例素材融入本書的內容中，以便讀者能更全面、更深入地了解控制工程基礎的全貌。特別案例與理論的融合、現代輔助設計引入。

前言
在科學研究與社會生產活動的過程中，將人類從復雜、危險、煩瑣的勞動環(huán)境中解放出來，并大大提高其控制效率，控制工程技術起著越來越重要的作用。控制工程是工程科學的一個分支，它涉及利用反饋原理對動態(tài)系統(tǒng)的自動影響，以使得輸出值接近期望值。而每一次新的控制理論、控制方法、控制設備的出現，也促進了其他學科與工程技術的發(fā)展�？刂乒こ碳夹g已經成為從事科學研究與社會生產的技術人員必須掌握的專業(yè)技術基礎知識。
“控制工程基礎”是機械類專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎課。武漢理工大學在20世紀70年代就開設了“控制工程基礎”課程，是全國zui早開設此課程的高校之一。武漢理工大學的教師經過幾十年的教學和科研實踐，在教學內容、教材和實驗室建設等方面積累了很多寶貴經驗和科研案例素材，并力圖將這些經驗體會、案例素材融入本書的內容中，以便讀者能更全面、更深入地了解“控制工程基礎”的全貌。
1.課程簡介
“控制工程基礎”是控制理論在機械工程實踐中具體應用的分支學科，它的研究對象是工程中的各種功率流、物質流、信息流的控制系統(tǒng)，其內容著重從信息的角度，闡述和討論各種控制系統(tǒng)性能的理論分析方法和控制系統(tǒng)的工程設計方法。
“控制工程基礎”課程主要介紹經典控制理論，闡述和討論單輸入單輸出系統(tǒng)的理論分析方法和以校正方法為主的系統(tǒng)綜合方法。
“控制工程基礎”課程的特點是理論性、邏輯性較強，概念術語多，需要用到微分方程、復變函數、拉氏變換等數學工具。因此，課程教學應強調理論聯系實際，從物理本質、數學描述等方面闡明物理概念，以基本概念為核心，以基本原理、基本方法為主線進行教學。在教學體系上以系統(tǒng)分析為重點，按分析方法展開，從時域分析逐漸進入頻域分析，從連續(xù)系統(tǒng)再到離散系統(tǒng)。講授本課程時，要求學生自學MATLAB語言，并能用該語言解答習題和進行控制系統(tǒng)設計。
2.課程知識點索引
1)控制系統(tǒng)及建模系統(tǒng)(控制、控制系統(tǒng))；自動控制；開環(huán)控制；閉環(huán)控制；復合控制；恒值控制；程序控制；伺服控制；連續(xù)控制；離散控制；穩(wěn)定性；準確性；快速性；反饋(正、負)；數學模型；解析建模；實驗建模；微分方程；標準型；負載效應。
2)傳遞函數典型環(huán)節(jié)；拉氏變換；線性定理；微分定理；積分定理；延遲定理；位移定理；初值定理；終值定理；拉氏反變換；待定系數；簡單極點；復數極點；重極點；方框圖；計算法則；等效法則；梅森公式；開環(huán)傳遞函數；閉環(huán)傳遞函數；偏差傳遞函數。
3)時間響應典型信號；時間響應；階躍響應；脈沖響應；速度響應；微積分性質；穩(wěn)態(tài)分量；瞬態(tài)分量；欠阻尼；臨界阻尼；過阻尼；零阻尼；負阻尼；性能指標；上升時間；峰值時間；調整時間；平穩(wěn)性；振蕩次數；zui大超調量；穩(wěn)態(tài)誤差；終值定理；誤差系數；位置誤差系數；速度誤差系數；加速度誤差系數。
4)頻率響應頻率響應；頻率特性；幅頻特性；相頻特性；實頻特性；虛頻特性；極坐標圖(Nyquist圖，奈奎斯特圖)；對數坐標圖(Bode圖，伯德圖)；zui小相位；相位交界頻率；幅值交界頻率；相位裕量；幅值裕量；諧振頻率；諧振峰值；截止頻率；勞斯判據；勞斯陣列；內積、外積；復角定理；奈奎斯特判據；伯德判據；穿越。
5)系統(tǒng)分析及校正校正；校正裝置(控制器)；校正實質；校正方式；串聯校正；反饋校正；順饋校正；干擾補償；P校正；PI校正；PD校正；PID校正。
本書共6章。第1章介紹了開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復合控制的原理，控制過程的物理本質，單變量反饋控制系統(tǒng)的組成和分類，以及系統(tǒng)基本要求的穩(wěn)定性、快速性、準確性概念。第2章介紹了數學模型的概念、建模方法、拉普拉斯變換、傳遞函數、數學模型的圖解方法。第3章介紹了控制系統(tǒng)時域分析，包括穩(wěn)定性分析、瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)誤差分析與計算。第4章介紹了控制系統(tǒng)的頻域分析，包括頻域響應與頻率特性的概念，頻率特性的圖解方法，控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性，頻域性能指標與時域性能指標的關系。第5章介紹了PID控制規(guī)律及基于頻域分析的控制系統(tǒng)設計和校正。第6章為應用實例，以硬盤為控制對象，運用計算機輔助設計技術，進行控制系統(tǒng)的設計和校正。如此安排教學內容，有助于讀者循序漸進掌握控制工程的知識；其他專業(yè)教師選用本書時，適當取舍內容后可適應不同層次及不同專業(yè)的教學要求。
本書由武漢理工大學吳華春、石志良、張和平、周斌編著，吳華春統(tǒng)稿。具體編寫分工為：石志良編寫第2、3章，張和平編寫第4章，周斌編寫第2章部分、吳華春編寫其余章節(jié)。書中部分內容參考了相關企業(yè)的產品資料和兄弟院校同行作者的有關文獻，在此對書中所列參考文獻、引用的相關教材與資料的作者、譯者和單位一并表示感謝！
由于編者水平有限，書中難免存在不足及欠妥之處，懇請同行及廣大讀者批評指正。
編著者
2017年3月于武漢

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