课程简介
本课程负责人为罗忠教授，教学团队其他成员有：郝丽娜教授、房立金教授、马树军教授、李晖教授、胡明副教授、程红太副教授、王菲讲师、于清文讲师、李雷讲师、韩萍高工 。
本课程讲述了控制理论的基本原理及其在机械工程自动控制系统中的应用。介绍了自动控制的基本概念，控制系统在时域和频域中数学模型的建立，分析了单输入单输出、线性、时不变系统的稳定性和稳态误差，阐述了线性控制系统的时域分析法、频域分析法、根轨迹法及实际校正方法等内容。
本课程研究自动控制理论的基本原理及其在机械工程中的应用问题。自动控制理论与技术在机械工程中的应用，使机械制造和机械产品本身的自动化和智能化水平不断提高。现代机械工程要求机械工程师们不但要具有机械结构现代设计方法和制造方法的知识，同时也要具有机械工程自动控制的知识。通过对本课程的学习，可以掌握自动控制理论的基本原理及其在现代机械工程中应用的技能。
本课程组编写了新形态MOOC版配套教材《机械工程控制基础（第四版）》，通过扫描教材上各知识点的二维码可直接在线视听课程对应内容。教材视频内容与本在线课程共同构成两套在线开放课程体系，方便大家的学习。另外，课程组持续建设和改进课程内容，如2020年增加了基于MATLAB仿真的教学视频内容。为了熟练掌握课程内容，课程组还编写了《机械工程控制学习辅导与习题解答（第三版）》和《机械工程控制基础实验教程（第二版）》教材，形成了“机械工程控制基础”精品课程立体化教材体系。 。
课程大纲
第1章 绪论
1.1《机械工程控制基础》课程的结构体系
1.2 控制理论的发展及其工程应用
1.3 机械工程自动控制系统的基本结构组成
1.4 机械工程自动控制系统的工作原理
1.5 机械自动控制系统的分类
1.6 机械工程自动控制系统的基本要求
第2章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统中微分方程的含义
2.2 控制系统微分方程的建立方法
2.3 拉普拉斯变换的定义与内涵
2.4 典型时间函数的拉普拉斯变换形式
2.5 拉普拉斯变换的基本性质
2.6 拉普拉斯反变换
2.7 传递函数的定义与内涵
2.8 典型环节的传递函数
2.9 系统方框图的组成和含义
2.10 系统环节的基本连接方式
2.11 系统方框图的变换与简化
2.12 利用Matlab进行拉普拉斯变换与反变换
2.13 利用Matlab进行传递函数的变换
2.14 利用Matlab进行方框图化简
2.15 利用Simulink搭建控制系统仿真模型
第3章 控制系统的时域分析法
3.1 控制系统的时间相应
3.2 典型输入信号
3.3 一阶系统的单位脉冲响应
3.4 一阶系统的单位阶跃响应
3.5 一阶系统的单位斜坡响应
3.6 二阶系统的单位脉冲响应
3.7 二阶系统的单位阶跃响应
3.8 二阶系统的单位斜坡响应
3.9 二阶系统的时间响应的性能指标
3.10 二阶系统计算举例
3.11 工作台自动控制系统的时域分析
3.12 一阶系统的单位阶跃响应与Matlab仿真编辑教学内容
3.13 二阶系统单位阶跃响应与Matlab仿真编辑教学内容
3.14 二阶系统性能指标与Matlab仿真
第4章 控制系统的频域分析法
4.1 频率特性的概念和表示方法
4.2 频率特性的特点和作用
4.3 控制系统的频域性能指标
4.4 频率特性的求法
4.5 典型环节的伯德图
4.6 系统奈奎斯特图的绘制
4.7 典型环节的奈奎斯特图
4.8 系统伯德图的画法
4.9 最小相位系统与非最小相位系统
4.10 频率特性的概念与Matlab仿真
4.11 典型环节的奈奎斯特图与Matlab仿真
4.12 系统奈奎斯特图的Matlab画法
4.13 典型环节伯德图的Matlab画法
4.14 系统伯德图的Matlab画法
4.15 最小相位系统与非最小相位系统与Matlab仿真
第5章 控制系统的稳定性
5.1 控制系统稳定性的基本概念
5.2 单输入单输出控制系统稳定的条件
5.3 赫尔维茨稳定性判据
5.4 劳斯稳定性判据
5.5 幅角原理
5.6 根据奈奎斯特图判断系统稳定性
5.7 根据伯德图判断系统稳定性
5.8 系统的相对稳定性
5.9 利用Matlab判断系统稳定性（代数法）
5.10 利用Matlab判断系统稳定性（几何法）
第6章 控制系统的根轨迹分析法
6.1 根轨迹与系统特性
6.2 根轨迹的幅值条件和相角条件
6.3 绘制根轨迹的基本规则
6.4 根轨迹绘制举例
6.5 应用Matlab绘制根轨迹
6.6 利用Matlab绘制根轨迹例
第7章 控制系统的误差分析和计算
7.1 控制系统复域和时域误差的基本概念及误差传递函数
7.2 控制系统的类型
7.3 控制系统的静态误差系数
7.4 用伯德图确定误差系数
7.5 扰动引起误差的计算方法
7.6 减小稳态误差的途径
7.7 动态误差系数
7.8 控制系统复域和时域误差的概念与Matlab仿真
7.9 控制系统静态误差系数与Matlab实践
7.10 用伯德图确定误差常数的方法Matlab实践
7.11 扰动引起误差的Matlab实践
7.12 动态误差与Matlab实践
第8章 控制系统性能校正
8.1 控制系统性能校正的含义
8.2 控制系统的性能指标
8.3 闭环控制系统零极点与性能的关系
8.4 反馈校正
8.5 顺馈校正
8.6 Bode定理及应用
8.7 相位超前校正
8.8 相位滞后校正
8.9 相位滞后-超前校正
8.10 PID控制器
8.11 有源和无源校正环节的对比
8.12 按希望特性校正的含义
8.13 典型I型系统的设计方法
8.14 典型II型系统的设计方法
8.15 按希望特性设计控制器的图解法
8.16 按希望特性设计控制器的直接法
8.17 相位超前校正与Matlab仿真
8.18 相位滞后校正与Matlab仿真
8.19 相位滞后-超前校正与Matlab仿真
1.1《机械工程控制基础》课程的结构体系
1.2 控制理论的发展及其工程应用
1.3 机械工程自动控制系统的基本结构组成
1.4 机械工程自动控制系统的工作原理
1.5 机械自动控制系统的分类
1.6 机械工程自动控制系统的基本要求
第2章 控制系统的数学模型
2.1 控制系统中微分方程的含义
2.2 控制系统微分方程的建立方法
2.3 拉普拉斯变换的定义与内涵
2.4 典型时间函数的拉普拉斯变换形式
2.5 拉普拉斯变换的基本性质
2.6 拉普拉斯反变换
2.7 传递函数的定义与内涵
2.8 典型环节的传递函数
2.9 系统方框图的组成和含义
2.10 系统环节的基本连接方式
2.11 系统方框图的变换与简化
2.12 利用Matlab进行拉普拉斯变换与反变换
2.13 利用Matlab进行传递函数的变换
2.14 利用Matlab进行方框图化简
2.15 利用Simulink搭建控制系统仿真模型
第3章 控制系统的时域分析法
3.1 控制系统的时间相应
3.2 典型输入信号
3.3 一阶系统的单位脉冲响应
3.4 一阶系统的单位阶跃响应
3.5 一阶系统的单位斜坡响应
3.6 二阶系统的单位脉冲响应
3.7 二阶系统的单位阶跃响应
3.8 二阶系统的单位斜坡响应
3.9 二阶系统的时间响应的性能指标
3.10 二阶系统计算举例
3.11 工作台自动控制系统的时域分析
3.12 一阶系统的单位阶跃响应与Matlab仿真编辑教学内容
3.13 二阶系统单位阶跃响应与Matlab仿真编辑教学内容
3.14 二阶系统性能指标与Matlab仿真
第4章 控制系统的频域分析法
4.1 频率特性的概念和表示方法
4.2 频率特性的特点和作用
4.3 控制系统的频域性能指标
4.4 频率特性的求法
4.5 典型环节的伯德图
4.6 系统奈奎斯特图的绘制
4.7 典型环节的奈奎斯特图
4.8 系统伯德图的画法
4.9 最小相位系统与非最小相位系统
4.10 频率特性的概念与Matlab仿真
4.11 典型环节的奈奎斯特图与Matlab仿真
4.12 系统奈奎斯特图的Matlab画法
4.13 典型环节伯德图的Matlab画法
4.14 系统伯德图的Matlab画法
4.15 最小相位系统与非最小相位系统与Matlab仿真
第5章 控制系统的稳定性
5.1 控制系统稳定性的基本概念
5.2 单输入单输出控制系统稳定的条件
5.3 赫尔维茨稳定性判据
5.4 劳斯稳定性判据
5.5 幅角原理
5.6 根据奈奎斯特图判断系统稳定性
5.7 根据伯德图判断系统稳定性
5.8 系统的相对稳定性
5.9 利用Matlab判断系统稳定性（代数法）
5.10 利用Matlab判断系统稳定性（几何法）
第6章 控制系统的根轨迹分析法
6.1 根轨迹与系统特性
6.2 根轨迹的幅值条件和相角条件
6.3 绘制根轨迹的基本规则
6.4 根轨迹绘制举例
6.5 应用Matlab绘制根轨迹
6.6 利用Matlab绘制根轨迹例
第7章 控制系统的误差分析和计算
7.1 控制系统复域和时域误差的基本概念及误差传递函数
7.2 控制系统的类型
7.3 控制系统的静态误差系数
7.4 用伯德图确定误差系数
7.5 扰动引起误差的计算方法
7.6 减小稳态误差的途径
7.7 动态误差系数
7.8 控制系统复域和时域误差的概念与Matlab仿真
7.9 控制系统静态误差系数与Matlab实践
7.10 用伯德图确定误差常数的方法Matlab实践
7.11 扰动引起误差的Matlab实践
7.12 动态误差与Matlab实践
第8章 控制系统性能校正
8.1 控制系统性能校正的含义
8.2 控制系统的性能指标
8.3 闭环控制系统零极点与性能的关系
8.4 反馈校正
8.5 顺馈校正
8.6 Bode定理及应用
8.7 相位超前校正
8.8 相位滞后校正
8.9 相位滞后-超前校正
8.10 PID控制器
8.11 有源和无源校正环节的对比
8.12 按希望特性校正的含义
8.13 典型I型系统的设计方法
8.14 典型II型系统的设计方法
8.15 按希望特性设计控制器的图解法
8.16 按希望特性设计控制器的直接法
8.17 相位超前校正与Matlab仿真
8.18 相位滞后校正与Matlab仿真
8.19 相位滞后-超前校正与Matlab仿真