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| 內容簡介： |
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本书为作者主持完成的国家精品课程和国家精品资源共享课程“自动控制原理”建设成果之一，面向机械、电子、计算机、通信、化工、仪器仪表等非自动化类专业学生，针对教学内容过多、学时缩减严重、数学推导复杂、难以联系实际等教与学的困境，从应用角度深入浅出地阐述自动控制的基本方法，注重实用性。全书共7章。第1章介绍自动控制的基本概念。第2章介绍连续系统的数学模型，作为必要的数学基础，简要介绍拉普拉斯变换的基本方法。第3章介绍线性连续系统的时域分析方法，包括稳定性、暂态性能和稳态误差等系统性能的分析。第4章介绍控制系统的频率法。第5章介绍控制系统中广为应用的PID控制工程设计方法。第6章介绍离散系统的分析方法。第7章介绍非线性系统的描述函数法。附录中简要介绍复变函数的基础知识。本书每章最后都简要介绍使用MATLAB仿真软件辅助分析控制系统的方法。书后给出习题参考答案。本书可作为电子信息类、仪器类、机械类、计算机类等非自动化类专业的控制工程基础、自动控制原理等课程教材，也可作为应用型大学自动化、电气工程及其自动化等专业的自动控制原理课程教材。作者通过“爱课程”中国大学精品开放课程网（https://www.icourses.cn/sCourse/course_2618.html）和机械工业出版社教育服务网（http://www.cmpedu.com），向任课教师免费提供电子教案、教学大纲和习题解答等丰富的教学资源。
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前言第1章绪论11.1自动控制系统简介11.2自动控制系统的类型41.3控制系统性能的基本要求71.4本章小结8习题8读一读10第2章连续系统的数学模型122.1系统数学模型的概念122.2微分方程模型132.3拉普拉斯变换基础172.4传递函数242.5结构图282.6控制系统数学模型的MATLAB表示352.7本章小结37习题38读一读42第3章时域分析法443.1稳定性分析443.2暂态性能分析493.3稳态性能分析603.4MATLAB辅助分析控制系统时域性能683.5本章小结70习题70读一读74第4章频率法764.1频率特性764.2典型环节的伯德图794.3控制系统开环频率特性的伯德图834.4由伯德图确定传递函数884.5奈奎斯特稳定判据904.6相对稳定性分析964.7MATLAB在频率法中的应用984.8本章小结100习题101读一读104第5章PID控制设计方法1065.1控制系统设计概述1065.2PID控制及其对系统性能的影响1095.3PID控制器的工程设计方法1115.4Simulink在控制系统仿真中的应用1155.5本章小结116习题116读一读118第6章离散系统控制理论1206.1信号的采样与保持1206.2差分方程1236.3Z变换1246.4Z传递函数1296.5稳定性分析1336.6暂态性能分析1366.7稳态误差分析1386.8数字PID控制1396.9MATLAB在离散系统分析中的应用1406.10本章小结141习题143读一读146第7章非线性控制系统分析1487.1典型非线性特性1487.2描述函数法1517.3典型非线性特性的描述函数1537.4用描述函数法分析非线性系统的自激振荡1577.5MATLAB在非线性系统分析中的应用1607.6本章小结160习题161读一读163附录复变函数基础164习题参考答案168参考文献174
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自动控制是生产过程中的关键技术，也是许多高新技术产品中的核心技术。自动控制理论撇开控制系统的物理结构，从信息的传输与变换角度，用数学的方法研究控制系统的本质。自动控制理论不仅是自动化类专业的主干课程，也是许多非自动化类专业的重要课程。因此，需要根据不同专业、不同层次、不同生源的教学对象来编写《自动控制原理》教材。党的二十大报告中指出：高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。巩固优势产业领先地位，在关系安全发展的领域加快补齐短板，提升战略性资源供应保障能力。推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。构建优质高效的服务业新体系，推动现代服务业同先进制造业、现代农业深度融合。加快发展物联网，建设高效顺畅的流通体系，降低物流成本。加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。优化基础设施布局、结构、功能和系统集成，构建现代化基础设施体系。本书是作者在主讲“自动控制原理”课程40年教学经验的基础上编写的，也是作者负责的国家精品课程、国家精品资源共享课程“自动控制原理”的建设成果，特别是经过10多年的精心修改以及在许多高校中广泛使用，已经成为非自动化类专业学生学习自动控制理论的优秀教材。1主要内容本书面向机械、电子、计算机、通信、化工、仪器仪表等非自动化类专业学生，从应用角度深入浅出地介绍了自动控制理论的基本内容。全书共7章:第1章介绍自动控制的基本概念。第2章介绍连续系统的数学模型，包括微分方程、传递函数、结构图等数学模型及相互关系。第3章介绍线性连续系统的时域分析方法，包括稳定性、暂态性能和稳态误差等系统性能的分析。第4章介绍控制系统的频率法，着重介绍频率特性的概念，奈奎斯特图和伯德图的画法，奈奎斯特稳定判据的应用方法，相对稳定性分析。第5章介绍控制系统中广为应用的PID控制及其对系统性能的影响，以及PID控制器的工程设计方法。一方面，这种系统校正方法简单实用，为工程中广泛应用的PID控制器参数整定提供理论依据；另一方面，这种方法将自动控制理论中的超前校正、滞后校正、滞后-超前校正等方法与工程中广为应用的PID控制器设计方法联系起来。第6章介绍离散系统的控制理论，包括采样与保持的概念、差分方程与Z变换数学基础知识、离散系统的数学模型、稳定性、暂态性能和稳态误差等性能分析方法。第7章主要介绍非线性系统的描述函数法，用描述函数法在奈奎斯特图上分析非线性系统的自激振荡。本书前5章为基本模块，后面2章前后没有依赖关系，可以根据学时数选择教学内容。2编写特色针对自动控制理论课程教学内容过多、学时缩减严重、数学推导复杂、难以联系实际等教与学的困境，作者根据40年“自动控制原理”课程教学经验精心设计，本书具有如下特色：（1）内容基本实用，适合少学时教学。自动控制理论是用数学分析设计自动控制系统，系统类型繁杂，分析设计方法众多，而目前“自动控制原理”课程教学普遍缩减了学时数，特别是对非自动化专业更是如此，这是“自动控制理论”课程教学的困境之一。因此，精简教学内容是当前课程改革的主要目标。作者根据本书面向非自动化专业学生的基础以及学时少的情况，梳理教学内容、去粗取精，着重讲清自动控制理论的基本与实用方法，特别是有助于系统设计的内容，删除了一些可以根据基本方法得到或者不是很实用的内容。（2）给出一条主线，适合学习与讲授。书中为学生学习自动控制理论提供一条学习主线，便于学生沿着这条主线学习，通过教师讲解，能够深入理解书上的教学内容，在此基础上再博览群书深入学习。教师在教学过程中可通过剖析教材中的概念、方法进行发挥，提高教学效果。（3）增加介绍必要的数学基础。许多专业的教学计划中因为学时有限，没有设置“积分变换”课程，甚至没有设置“复变函数”课程，为了解决这个问题，本书在第2章中简要介绍了拉普拉斯变换的基本方法，在附录中简要介绍了复变函数，方便教师给学生补一下这些数学基础知识。对于已经学过这些数学内容的学生可以跳过这部分内容，或者作为复习知识自学这部分内容。（4）理论与工程实际结合。“自动控制原理”一方面突出其方法论特征，不仅适合解决工程问题，而且适合解决经济、管理、社会等非工程问题；另一方面要与工程实际相结合。书中精选了例题和习题，有助于对理论的理解。特别是每章设置了工程应用题，以培养学生理论联系实际的能力。因此，教师可以在本书的应用题中，选择符合所教专业的一些工程实例，作为例题讲解，或者作为习题布置给学生。（5）编排醒目，方便学习。每章设置了导读，使读者在学习该章前就知道为什么要学习该章内容及该章主要介绍哪些
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