机械工程控制基础（第八版） - 21世纪高等学校机械设计制造及其自动化专业系列教材 - 中国高校教材图书网
| 内容简介： |
本书内容包括机械工程控制的基本概念、系统的数学模型、时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性、系统的性能指标与校正、非线性系统、线性离散系统及系统辨识等。除第1章外，各章均有利用MATLAB解题的示例。为使读者对系统设计有一个完整的了解，本书连续地、系统地、循序渐进地结合各章的内容介绍了数控直线运动工作台的设计示例。
本书力求在讲清机械工程控制的基本概念的前提下，更多地结合机械工程实际，为帮助读者领悟与学会应用控制理论来解决机械工程的实际问题奠定必要的基础。
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| 作者简介： |
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杨叔子，男，江西湖口人，1991年当选为中国科学院院士。致力于机械工程与信息技术、人工智能等新兴学科的交叉研究，带领团队开辟了我国智能制造研究的新领域，是国内智能制造的首倡者。他推进了时间序列分析的工程应用，实现了无颤振切削，攻克了钢丝绳断丝定量检测等国际难题，为我国机械工程的发展做出了有重要影响的贡献。中共十五大与中共十六大代表，曾任华中理工大学校长。曾获国家级有突出贡献专家、全国教育系统劳动模范、全国高校先进科技工作者、全国优秀教师、全国五一劳动奖章等荣誉称号。先后获国家自然科学奖、国家发明奖、省部级科技奖20余项，专利5项，出版专著、教材14种，获国家级、省部级教学、图书重要奖励13项（其中国家优秀教学成果一等奖3项）。曾任第一、二、三届教育部高等学校文化素质教育指导委员会主任。
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| 章节目录： |
第1章绪论(1)
1.1机械工程控制论的研究对象与任务(2)
1.2系统及其模型(5)
1.3反馈(8)
1.4系统的分类及对控制系统的基本要求(12)
1.5机械制造的发展与控制理论的应用(16)
1.6控制理论发展的简单回顾(19)
1.7设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(24)
1.8本课程的特点与学习方法(25)
习题(26)
第2章系统的数学模型(29)
2.1系统的微分方程(29)
2.2系统的传递函数(36)
2.3系统的传递函数方框图及其简化(49)
2.4考虑扰动的反馈控制系统的传递函数(58)
2.5相似原理(60)
2.6系统的状态空间模型(63)
2.7设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(69)
习题(72)
第3章系统的时间响应分析(79)
3.1时间响应及其组成(79)
3.2典型输入信号(82)
3.3一阶系统(83)
3.4二阶系统(86)
3.5高阶系统(97)
3.6系统误差分析与计算(99)
3.7δ函数在时间响应中的作用(106)
3.8设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(111)
习题(114)
第4章系统的频率特性分析(119)
4.1频率特性概述(119)
4.2频率特性的图示方法(125)
4.3频率特性的特征量(143)
4.4最小相位系统与非最小相位系统(144)
4.5设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(146)
习题(148)
第5章系统的稳定性(151)
5.1系统稳定性的初步概念(151)
5.2Routh稳定判据(156)
5.3Nyquist稳定判据(162)
5.4Bode稳定判据(173)
5.5系统的相对稳定性(175)
5.6设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(180)
习题(182)
第6章系统的性能指标与校正(187)
6.1系统的性能指标(187)
6.2系统的校正(191)
6.3串联校正(193)
6.4PID校正(203)
6.5反馈校正(210)
6.6顺馈校正(213)
6.7设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(214)
6.8关于系统校正的一点讨论(215)
习题(216)
第7章非线性系统初步(219)
7.1概述(219)
7.2描述函数法(224)
7.3相平面分析法(233)
习题(246)
第8章线性离散系统初步(248)
8.1概述(248)
8.2信号的采样与采样定理(251)
8.3Z变换与Z逆变换(255)
8.4线性离散系统的传递函数(260)
8.5线性离散系统的稳定性分析(267)
8.6线性离散系统的校正与设计(271)
8.7设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(274)
习题(275)
第9章系统辨识初步(278)
9.1系统辨识的基本概念(278)
9.2系统辨识的阶跃响应法(280)
9.3单位脉冲响应估计(282)
9.4系统辨识的频率特性法(284)
9.5系统辨识的差分方程法(290)
9.6设计示例：数控直线运动工作台位置控制系统(300)
习题(304)
参考文献(307)
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| 精彩片段： |
制造业是立国之本，兴国之器，强国之基。当今世界正处于以数字化、网络化、智能化为主要特征的第四次工业革命的起点，世界各大强国无不把发展制造业作为占据全球产业链和价值链高端位置的重要抓手，并先后提出了各自的制造业国家发展战略。我国要实现加快建设制造强国、发展先进制造业的战略目标，就迫切需要培养、造就一大批具有科学、工程和人文素养，具备机械设计制造基础知识，以及创新意识和国际视野，拥有研究开发能力、工程实践能力、团队协作能力，能在机械制造领域从事科学研究、技术研发和科技管理等工作的高级工程技术人才。我们只有培养出一大批能够引领产业发展、转型升级和创造新兴业态的创新人才，才能在国际竞争与合作中占据主动地位，提升核心竞争力。自从人类社会进入信息时代以来，随着工程科学知识更新速度加快，高等工程教育面临着学校教授的课程内容远远落后于工程实际需求的窘境。目前工业互联网、大数据及人工智能等技术正与制造业加速融合，机械工程学科在与电子技术、控制技术及计算机技术深度融合的基础上还需要积极应对制造业正在向数字化、网络化、智能化方向发展的现实。为此，国内外高校纷纷推出了各项改革措施，实行以学生为中心的教学改革，突出多学科集成、跨学科学习、课程群教学、基于项目的主动学习的特点，以培养能够引领未来产业和社会发展的领导型工程人才。我国作为高等工程教育大国，积极应对新一轮科技革命与产业变革，在教育部推进下，基于“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，各高校积极开展新工科建设，取得了一系列成果。国家“十四五”规划纲要提出要建设高质量的教育体系。而高质量的教育体系，离不开高质量的课程和高质量的教材。2020年9月，教育部召开了在我国教育和教材发展史上具有重要意义的首届全国教材工作会议。近年来，包括华中科技大学在内的众多高校的机械工程专业结合自身的办学特色，引入先进的教育理念，在专业建设、人才培养模式、教学内容、教学方法、课程建设等方面积极开展教学改革，取得了较好的效果，建设了一大批优质课程。为了将这些优秀的教学改革经验和教学内容推广给全国高校，华中科技大学出版社联合华中科技大学在内的一批高校，在“21世纪高等学校机械设计制造及其自动化专业系列教材”的基础上，再次组织修订和编写了一批教材，以支持我国机械工程专业的人才培养。具体如下：(1)根据机械工程学科基础课程的边界再设计，结合未来工程发展方向修订、整合一批经典教材，包括将画法几何及机械制图、机械原理、机械设计整合为机械设计理论与方法系列教材等。(2)面向制造业的发展变革趋势，积极引入工业互联网及云计算与大数据、人工智能技术，并与机械工程专业相关课程融合，新编写智能制造、机器人学、数字孪生技术等教材，以开拓学生视野。(3)以学生的计算分析能力和问题解决能力、跨学科知识运用能力、创新（创业）能力培养为导向，建设机械工程学科概论、机电创新决策与设计等相关课程教材，培养创新引领型工程技术人才。同时，为了促进国际工程教育交流，我们也规划了部分英文版教材。这些教材不仅可以用于留学生教育，也可以满足国际化人才培养需求。需要指出的是，随着以学生为中心的教学改革的深入，借助日益发展的信息技术，教学组织形式日益多样化；本套教材将通过互联网链接丰富多彩的教学资源，把各位专家的成果展现给各位读者，与各位同仁交流，促进机械工程专业教学改革的发展。随着制造业的发展、技术的进步，社会对机械工程专业人才的培养还会提出更高的要求；信息技术与教育的结合，科研成果对教学的反哺，也会促进教学模式的变革。希望各位专家同仁提出宝贵意见，以使教材内容不断完善提高；也希望通过本套教材在高校的推广使用，促进我国机械工程教育教学质量的提升，为实现高等教育的内涵式发展贡献一份力量。
中国科学院院士 丁汉
2021年8月
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| 书 评： |
本书问世至今，已累计销售80万册，深受广大读者欢迎。
本书的第一、二、三版曾荣获国家级优秀教学成果二等奖和全国高等学校机电类专业优秀教材一等奖；第四版被列入国家面向21世纪课程教材和国家“九五”重点教材；第五版被定为“普通高等教育‘十五’国家级规划教材”，以此教材为重要支撑的课程被评为国家级精品课程；第五版被定为“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”；第六版被定为“‘十二五’普通高等教育本科国家级规划教材”。
本书第八版提供了大量数字资源，可通过扫描相应二维码下载。二维码资源内容包括每章的内容提要，学习的基本要求、重点与难点，习题参考答案与提示。同时，还以二维码链接形式提供了在线自测题，仿真实验，以及在MATLAB环境下运行的解题示例等其他资料，供读者参考。
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