《控制工程工作坊教程》為教育部職教師資培養(yǎng)資源開發(fā)項(xiàng)目的建設(shè)成果，是為職教師資電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“控制工程基礎(chǔ)”課程編寫的一本工作坊教程。工作坊教程與傳統(tǒng)的教材不同，它由大量的學(xué)習(xí)活動組成，引導(dǎo)學(xué)生通過“做中學(xué)”的方式完成學(xué)習(xí)任務(wù)。此外，本教程不是按照抽象的學(xué)科體系來編寫的，而是圍繞電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和車速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，按照建模、分析、設(shè)計(jì)和仿真等實(shí)際工作過程來組織學(xué)習(xí)內(nèi)容。本教程通過工作坊的形式將抽象的控制理論與具體的工程設(shè)計(jì)問題緊密結(jié)合，在注重核心概念的理解和工作能力培養(yǎng)的同時(shí)，有效地化解了傳統(tǒng)的學(xué)科型教材知識體系煩瑣、數(shù)學(xué)內(nèi)容高深等所導(dǎo)致的教師難教、學(xué)生難學(xué)的困難。
本教程以培養(yǎng)學(xué)生掌握控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識和基本技能為主要目標(biāo)，涵蓋了經(jīng)典控制理論中建立傳遞函數(shù)模型、分析典型系統(tǒng)特性、采用根軌跡法和頻率特性法進(jìn)行系統(tǒng)校正等核心內(nèi)容。為了便于教學(xué)，本教程分為25個(gè)專題（每個(gè)專題可用2學(xué)時(shí)來完成），每個(gè)專題由若干個(gè)學(xué)習(xí)活動組成，其目標(biāo)是完成一個(gè)較完整的工作任務(wù)。每個(gè)專題的開始部分為教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的概述，結(jié)束部分為專題小結(jié)和測驗(yàn)。為了便于學(xué)習(xí)，本教程配套有單獨(dú)的習(xí)題集，并提供仿真報(bào)告模板等學(xué)習(xí)資源。
《控制工程工作坊教程》適合作為職教師資本科電子、電氣、機(jī)電等專業(yè)的特色教材，也可作為普通應(yīng)用型本科相關(guān)專業(yè)的教材或教學(xué)參考書。
根據(jù)《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施職業(yè)院校教師素質(zhì)提高計(jì)劃的意見》（教職成[2011]14號）文件精神，在專家評審基礎(chǔ)上，2013年，浙江工業(yè)大學(xué)獲得“電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)職教師資培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)方案、核心課程和特色教材開發(fā)（VTNE029）”項(xiàng)目，主持人胡斌武教授。項(xiàng)目任務(wù)是：通過研發(fā)，制定電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)職教教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、教師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，研制培養(yǎng)方案、核心課程大綱，編寫核心課程教材，建設(shè)教學(xué)資源庫，制定培養(yǎng)質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。項(xiàng)目研發(fā)的核心成員有：浙江工業(yè)大學(xué)教科學(xué)院王永固、孔德彭、趙立影、杜學(xué)文、吳杰、劉曉、李敏、劉輝、李久勝等，嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院田立武、湖州技師學(xué)院姚志恩等。
電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的教師可擔(dān)任高職院校電子工藝與管理、電子信息工程技術(shù)或電子測量技術(shù)與儀器、應(yīng)用電子技術(shù)或電子聲像技術(shù)專業(yè)師資，還可擔(dān)任中等職業(yè)學(xué)校兩個(gè)專業(yè)大類的師資。一是加工制造類，主要是電子材料與元器件制造專業(yè)，包括電光源技術(shù)、電子器件制造技術(shù)、電子元件制造技術(shù)等專業(yè)方向。二是信息技術(shù)類，主要是電子與信息技術(shù)專業(yè)，包括電子測量技術(shù)、安防與監(jiān)控技術(shù)、汽車電子技術(shù)、飛行器電子設(shè)備維護(hù)、船舶電子設(shè)備操作與維護(hù)等專業(yè)方向；以及電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)，包括數(shù)字化視聽設(shè)備應(yīng)用與維修、電子產(chǎn)品營銷、電子產(chǎn)品制造技術(shù)、光電產(chǎn)品應(yīng)用與維護(hù)等專業(yè)方向。圍繞職教師資的培養(yǎng)方向與培養(yǎng)要求，我們開發(fā)了系列成果：電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)調(diào)研報(bào)告、教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)教師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與培養(yǎng)方案、主干課程大綱、培養(yǎng)質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以及核心課課程資源（包括課程大綱、電子教案、教學(xué)案例、教學(xué)課件、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、試題庫、課程視頻等）。
為加強(qiáng)項(xiàng)目管理，教育部依托同濟(jì)大學(xué)設(shè)立了項(xiàng)目管理辦公室。為提高項(xiàng)目研發(fā)質(zhì)量與水平，教育部選派了天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)書記孟慶國教授、天津市科學(xué)技術(shù)協(xié)會副主席盧雙盈教授、教育部職業(yè)教育中心研究所鄧澤民研究員、河北師范大學(xué)職教學(xué)院院長刁哲軍教授、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院院長崔世鋼教授、天津大學(xué)職業(yè)教育學(xué)院副院長米靖教授作為項(xiàng)目指導(dǎo)專家，同濟(jì)大學(xué)職業(yè)教育學(xué)院謝莉花博士擔(dān)任秘書。在項(xiàng)目研發(fā)過程中，在上海、昆明、杭州、北京、石家莊、蘇州等歷次項(xiàng)目推進(jìn)會中，本項(xiàng)目還得到了以下專家的大力支持與指導(dǎo)：教育部發(fā)展規(guī)劃司副司長郭春鳴、教育部職業(yè)教育中心研究所研究員姜大源、教育部職業(yè)教育中心研究所研究員吳全全、教師工作司教師發(fā)展處王克杰、浙江農(nóng)林大學(xué)副校長沈希教授、青島科技大學(xué)常務(wù)副校長張?jiān)淌凇V東順德梁球琚職業(yè)學(xué)校副校長韓亞蘭等。2015年12月，項(xiàng)目組研發(fā)的系列成果以91分的優(yōu)異成績通過了教育部、財(cái)政部組織的專家驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)論為：“整個(gè)課題子課題分工合理。子項(xiàng)目之間分工明確。研發(fā)團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)合理。項(xiàng)目研究有完整的研究計(jì)劃，按時(shí)提交了相應(yīng)的研究成果并且階段驗(yàn)收合格。研究方法科學(xué)，研發(fā)過程科學(xué)規(guī)范。項(xiàng)目各成果之間邏輯關(guān)系清晰，各階段成果之間的相互依存和支撐關(guān)系明確，研發(fā)成果緊緊圍繞項(xiàng)目的立項(xiàng)目標(biāo)，現(xiàn)代職業(yè)教育思想和理論在研究中得到全面體現(xiàn)。調(diào)研對象廣泛，調(diào)研工作扎實(shí)開展、調(diào)研過程形成的資料齊全，調(diào)研報(bào)告形式完整，格式符合要求。專業(yè)教師標(biāo)準(zhǔn)整體框架繁簡得當(dāng)，指標(biāo)體系的主次分明，重點(diǎn)突出。理論依據(jù)與調(diào)研基礎(chǔ)上的現(xiàn)實(shí)依據(jù)充分；對培養(yǎng)方案、核心課程教材開發(fā)和資源建設(shè)等后續(xù)項(xiàng)目的開發(fā)工作很有指導(dǎo)作用。培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中培養(yǎng)目標(biāo)明確；課程結(jié)構(gòu)比較合理，正確處理教師教育類課程與專業(yè)課程、理論課程與實(shí)踐課程、通識教育課程與核心課程等之間的關(guān)系，系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)思想得到體現(xiàn)、課程體系的邏輯性強(qiáng)；培養(yǎng)方案完整、規(guī)范。教材、數(shù)字化資源可再精加工。”借此，特向各位專家對研發(fā)團(tuán)隊(duì)的包容、寬容、激勵(lì)、支持，對項(xiàng)目研發(fā)的耐心、細(xì)致、精準(zhǔn)、高超的指導(dǎo)表示衷心的感謝！
職教師資本科電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程經(jīng)過數(shù)次市場調(diào)研、學(xué)校調(diào)研、專家論證后確定，研發(fā)的系列教材包括：《電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)論》（胡斌武等）、《控制工程工作坊教程》（李久勝）、《基于proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》（孔德彭）、《現(xiàn)代通信原理》（田立武）、《數(shù)字信號與處理》（姚志恩），教材文責(zé)自負(fù)。借此付梓之際，向編著者的辛勤勞動、協(xié)同創(chuàng)新表示由衷的感謝！也請廣大讀者、研究者提出寶貴意見和建議，以便進(jìn)一步修改，努力培養(yǎng)出高素質(zhì)、專業(yè)化職教師資隊(duì)伍。
單元U1 自動控制的類型
專題1 順序控制技術(shù)概述
學(xué)習(xí)活動1．1 順序控制流程圖
學(xué)習(xí)活動1．2 順序控制器的設(shè)計(jì)方法
學(xué)習(xí)活動1．3 電梯選層控制器的設(shè)計(jì)
專題2 電梯選層控制系統(tǒng)的PSIM仿真
學(xué)習(xí)活動2．1 電路仿真軟件PSIM使用入門
學(xué)習(xí)活動2．2 電梯運(yùn)動仿真模型的建立
學(xué)習(xí)活動2．3 電梯選層控制系統(tǒng)的電路仿真
專題3 反饋控制技術(shù)概述
學(xué)習(xí)活動3．1 控制系統(tǒng)方框
學(xué)習(xí)活動3．2 開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)活動3．3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)活動3．4 反饋控制環(huán)路的設(shè)計(jì)
專題4 電梯速度控制系統(tǒng)的：PSIM仿真
學(xué)習(xí)活動4．1 基本運(yùn)算環(huán)節(jié)的：PSIM仿真模型
學(xué)習(xí)活動4．2 電梯閉環(huán)速度控制系統(tǒng)的仿真
單元U2 反饋控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
專題5 動態(tài)系統(tǒng)的微分方程模型
學(xué)習(xí)活動5．1 動態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)
學(xué)習(xí)活動5．2 建立動態(tài)系統(tǒng)的微分方程模型
學(xué)習(xí)活動5．3 線性微分方程的拉普拉斯變換
學(xué)習(xí)活動5．4 利用拉普拉斯逆變換求解微分方程
專題6 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖模型
學(xué)習(xí)活動6．1 線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型
學(xué)習(xí)活動6．2 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖模型
學(xué)習(xí)活動6．3 控制系統(tǒng)方框圖的化簡
學(xué)習(xí)活動6．4 多輸入情況下閉環(huán)系統(tǒng)的總輸出
專題7 系統(tǒng)仿真軟件MATLAB
學(xué)習(xí)活動7．1 MATLAB的基本功能和使用方法
學(xué)習(xí)活動7．2 利用m腳本進(jìn)行系統(tǒng)仿真
學(xué)習(xí)活動7．3 利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真
專題8 電梯速度控制系統(tǒng)的MATLAB仿真
學(xué)習(xí)活動8．1 利用m腳本建立系統(tǒng)的仿真模型
學(xué)習(xí)活動8．2 利用m腳本繪制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線
學(xué)習(xí)活動8．3 不同參數(shù)下動態(tài)響應(yīng)曲線的比較
單元U3 一階反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專題9 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)活動9．1 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)活動9．2 廣義被控對象的PSIM仿真模型
學(xué)習(xí)活動9．3 廣義被控對象的傳遞函數(shù)方框圖
專題10 直流電機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)活動10．1 直流電機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)活動10．2 直流電機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的PSIM仿真
學(xué)習(xí)活動10．3 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能
學(xué)習(xí)活動10．4 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能
專題11 直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)活動11．1 直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)活動11．2 直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的PSIM仿真
學(xué)習(xí)活動11．3 直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能
學(xué)習(xí)活動11．4 直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能
專題12 一階控制系統(tǒng)綜合分析與設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)活動12．1 反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟
學(xué)習(xí)活動12．2 開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較
學(xué)習(xí)活動12．3 車速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)活動12．4 車速控制系統(tǒng)中廣義被控對象的仿真模型
單元U4 二階反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專題13 典型二階系統(tǒng)的參數(shù)表達(dá)式
學(xué)習(xí)活動13．1 采用積分控制器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)
學(xué)習(xí)活動13．2 采用積分控制器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的：PSIM仿真
學(xué)習(xí)活動13．3 質(zhì)點(diǎn)彈簧一阻尼系統(tǒng)的仿真分析
專題14 二階系統(tǒng)動態(tài)特性的仿真研究
學(xué)習(xí)活動14．1 典型二階系統(tǒng)的MATLAB仿真
學(xué)習(xí)活動14．2 二階系統(tǒng)動態(tài)性能與特征參數(shù)的關(guān)系
學(xué)習(xí)活動14．3 通過動態(tài)響應(yīng)辨識系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
學(xué)習(xí)活動14．4 采用積分型控制器的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專題15 二階系統(tǒng)動態(tài)特性的理論分析
學(xué)習(xí)活動15．1 一階系統(tǒng)極點(diǎn)分布與動態(tài)響應(yīng)的關(guān)系
學(xué)習(xí)活動15．2 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的理論分析
學(xué)習(xí)活動15．3 二階系統(tǒng)極點(diǎn)分布與動態(tài)響應(yīng)的關(guān)系
專題16 二階控制系統(tǒng)綜合分析與設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)活動16．1 典型二階系統(tǒng)的基本特性
學(xué)習(xí)活動16．2 二階反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
學(xué)習(xí)活動16．3 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中積分控制器的工作過程
學(xué)習(xí)活動16．4 積分控制和比例控制的比較
單元U5 控制系統(tǒng)時(shí)域分析和設(shè)計(jì)
專題17 復(fù)雜系統(tǒng)的簡化分析方法
學(xué)習(xí)活動17．1 采用比例一積分控制器的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)
學(xué)習(xí)活動17．2 高階系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)
學(xué)習(xí)活動17．3 高階系統(tǒng)中被忽略的極點(diǎn)對系統(tǒng)的影響
學(xué)習(xí)活動17．4 零點(diǎn)對系統(tǒng)的影響
學(xué)習(xí)活動17．5 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的簡化分析
專題18 控制系統(tǒng)校正的根軌跡法
學(xué)習(xí)活動18．1 根軌跡的概念和繪制方法
學(xué)習(xí)活動18．2 用MATLAB繪制一階系統(tǒng)的根軌跡
學(xué)習(xí)活動18．3 用MATLAB繪制二階系統(tǒng)的根軌跡
學(xué)習(xí)活動18．4 根軌跡的特點(diǎn)和應(yīng)用
專題19 利用根軌跡法設(shè)計(jì)PI控制器
學(xué)習(xí)活動19．1 采用PI控制器時(shí)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的根軌跡
學(xué)習(xí)活動19．2 利用根軌跡法初步確定PI控制器參數(shù)
學(xué)習(xí)活動19．3 調(diào)速系統(tǒng)的時(shí)域仿真和控制參數(shù)調(diào)整
學(xué)習(xí)活動19．4 PI控制器設(shè)計(jì)總結(jié)
專題20 反饋控制系統(tǒng)的時(shí)域分析總結(jié)
學(xué)習(xí)活動20．1 反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
學(xué)習(xí)活動20．2 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
學(xué)習(xí)活動20．3 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
單元U6 控制系統(tǒng)頻域分析和設(shè)計(jì)
專題21 線性系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和頻率特性
學(xué)習(xí)活動21．1 線性系統(tǒng)的測試信號
學(xué)習(xí)活動21．2 線性系統(tǒng)頻率響應(yīng)的特點(diǎn)
學(xué)習(xí)活動21．3 頻率特性函數(shù)
學(xué)習(xí)活動21．4 頻率特性的幾何表示
專題22 頻率特性的伯德圖
學(xué)習(xí)活動22．1 頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖
學(xué)習(xí)活動22．2 頻率特性伯德圖的繪制方法
學(xué)習(xí)活動22．3 頻率特性中基本因子項(xiàng)的伯德圖
學(xué)習(xí)活動22．4 繪制伯德圖的疊加法則
學(xué)習(xí)活動22．5 根據(jù)伯德圖漸近線推算系統(tǒng)傳遞函數(shù)
專題23 頻域性能指標(biāo)及頻域穩(wěn)定性分析
學(xué)習(xí)活動23．1 控制系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)
學(xué)習(xí)活動23．2 開環(huán)伯德圖與閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系
學(xué)習(xí)活動23．3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
學(xué)習(xí)活動23．4 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性分析
專題24 利用頻率特性設(shè)計(jì)反饋控制系統(tǒng)
學(xué)習(xí)活動24．1 開環(huán)頻率特性與閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系
學(xué)習(xí)活動24．2 反饋控制系統(tǒng)的頻域設(shè)計(jì)方法
學(xué)習(xí)活動24．3 利用積分控制器校正電機(jī)速度控制系統(tǒng)
學(xué)習(xí)活動24．4 利用頻域法設(shè)計(jì)積分控制器的一般步驟
專題25 利用頻域法設(shè)計(jì)比例一積分控制器
學(xué)習(xí)活動25．1 采用比例一積分控制器進(jìn)行系統(tǒng)校正的基本思路
學(xué)習(xí)活動25．2 對調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性進(jìn)行初步校正
學(xué)習(xí)活動25．3 調(diào)速系統(tǒng)的時(shí)域仿真和控制參數(shù)調(diào)整
學(xué)習(xí)活動25．4 利用頻域法設(shè)計(jì)比例-積分控制器的一般步驟
參考文獻(xiàn)
附錄
附錄1 控制系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識
附錄2 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型
附錄3 重要術(shù)語解釋
附錄4 PSIM仿真模型中用到的元件
附錄5 MATLAB仿真腳本中用到的指令
附錄6 知識卡索引
附錄7 貫穿課程的設(shè)計(jì)實(shí)例索引
附錄8 重要主題比較表
新書資訊