《控制工程基础I》作为仪器仪表类专业的一门重要理论基础之一，既是一门广义的系统动力学，又是一种合乎唯物辩证法的方法论，在培养学生综合设计能力、工程实践能力和启迪与发展学生思维与智力方面均占有重要地位，为培养仪器仪表、机械工程类复合人才，发挥着重要作用。

本课程的任务是通过课堂教学，使学生获得工程控制论的基本概念、基本知识与基本方法，培养学生紧密结合机械工程实际，特别是光机电一体化的工程应用，使自动控制的理论知识与实践知识相统一，支撑专业学习成果中相应指标点的达成。

• 第1章 绪论
  • 第1节 概述
    • 1.1.1 控制工程基础概述
  • 第2节 控制系统的基本概念
    • 1.2.1 控制系统的工作原理
    • 1.2.2 控制系统的结构及其组成
    • 1.2.3 控制系统的类型及基本要求
  • 第3节 控制系统基础的主要任务与知识体系
• 第2章 控制系统的数学模型
  • 第1节 控制系统的微分方程及线性化方程
    • 2.1.1 数学模型的基本概念和建模方法
    • 2.1.2 控制系统的微分方程
    • 2.1.3 液压系统的线性化微分方程
  • 第2节 拉普拉斯变换及反变换
    • 2.2.1 拉普拉斯变换
    • 2.2.2 拉普拉斯变换的运算法则1
    • 2.2.3 拉普拉斯变换的运算法则II
    • 2.2.4 拉普拉斯反变换I
    • 2.2.5 拉普拉斯反变换II
    • 2.2.6 用拉普拉斯反变换求解系统输出
  • 第3节 传递函数及基本环节的传递函数
    • 2.3.1 传递函数
    • 2.3.2 基本环节的传递函数1
    • 2.3.3 基本环节的传递函数2
  • 第4节 框图及其简化
    • 2.4.1 控制系统框图构成
    • 2.4.2 控制系统框图连接方式及运算法则
    • 2.4.3 框图等效变换
• 第3章 控制系统的时域分析
  • 第1节 控制系统的时间响应及性能指标
    • 3.1.1 典型输入信号
    • 3.1.2 时间响应概述
    • 3.1.3 瞬态性能指标
  • 第2节 一阶系统的时域分析
    • 3.2.1 一阶系统的时域响应
  • 第3节 二阶系统的时域分析
    • 3.3.1 二阶系统的时域响应
    • 3.3.2 欠阻尼系统的瞬态性能指标
  • 第4节 稳定性及其劳斯稳定判据
    • 3.4.1 稳定性及其劳斯稳定判据
  • 第5节 稳态误差分析与计算
    • 3.5.1 稳态误差分析及计算
• 第4章 控制系统的频域分析
  • 第1节 频率特性的基本概念
    • 4.1.1 频率特性的基本概念
  • 第2节 频率特性图形表示法
    • 4.2.1 基本环节的Bode图绘制1
    • 4.2.2 基本环节的Bode图绘制2
    • 4.2.3 Bode图的绘制步骤
    • 4.2.4 最小相位系统
  • 第3节 几何稳定判据
    • 4.3.1 奈奎斯特判据
  • 第4节 相对稳定性
    • 4.4.1 相对稳定性
  • 第5节 闭环频率特性
    • 4.5.1 闭环频率特性
• 第5章 控制系统的综合与校正
  • 第1节 概述
    • 5.1.1 控制系统校正概述
  • 第2节 基本控制规律及PID参数整定
    • 5.2.1 基本控制规律及PID参数整定
  • 第3节 串联校正
    • 5.3.1 相位超前校正装置
    • 5.3.2 相位滞后校正装置
    • 5.3.3 相位滞后-超前校正装置及校正装置设计

1. 了解自动控制技术的相关专业术语和概念，根据具体的自动控制问题，利用电路分析原理、机械力学运动规律等知识建立（光）机电一体化控制系统的数学模型；

2. 借助Laplace 变换工具以及复变函数的相关知识,对在时域或频域建立的复杂（光）机电控制系统的数学模型进行相互转换、分析和表述，以方便工程技术人员使用；

3. 利用幅相频率特性（伯德图）分析开（闭环）系统的稳定性、快速性及其它频域性能指标，明确各种频域性能指标和时域性能指标之间的关系；理解减少稳态误差的工程设计原则和方法；根据实验结果，可以进行相关的模型的关键参数辨识，识别和判断测量与控制领域应用过程中的关键环节和重要参数。

4. 根据系统的具体指标和要求，设计系统零部件装置，并将系统根据需要进行环节分解，解释系统组成部分每一个环节对系统整体的影响。

5. 根据测控技术领域实际工程问题设计实验，分析与解释数据，得到合理有效的结论。

6. 掌握自动控制领域文献检索、资料査询、数据库应用及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法，能够利用计算机和MATLAB软件、电路仿真应用软件对复杂工程问题进行计算、绘图和仿真，理解其局限性。

先修课程：《高等数学》、《电路分析》、《电工技术》、《精密机械设计》等