本书从工程实际出发介绍自动控制的基本原理及应用方法，内容包括自动控制的基本概念、线性系统的数学模型、时域响应分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统的设计与校正、非线性系统分析、采样控制系统分析以及应用Matlab软件分析和设计控制系统。本书以学生认知和学习的思路为顺序编写，主要知识点前后插入思考题，并配有大量习题，用于巩固和加强学习效果。
本书适合作为应用型本科院校自动化、电气工程及其自动化等相关专业教学用书，也可供相关专业的研究生或从事自动化技术工作的技术人员参考。

第1章 自动控制的基本概念
1.1 自动控制理论的发展和应用
1.1.1 自动控制理论的发展历程
1.1.2 自动控制应用实例
1.2 本课程的作用及特点
1.2.1 本课程的作用
1.2.2 本课程的特点
1.2.3 本课程知识的联系性
1.3 系统的基本控制方式
1.3.1 开环控制及特点
1.3.2 闭环控制及特点
1.3.3 补偿控制及特点
1.3.4 复合控制及特点
1.3.5 控制方式选择
1.4 自控系统的组成和术语
1.4.1 自控系统组成
1.4.2 自控系统的名词术语
1.5 控制系统的分类
1.5.1 按信号流向分类
1.5.2 按系统输入信号分类
1.5.3 按系统元器件特性分类
1.5.4 按系统参数特征分类
1.5.5 按变量函数特征分类
1.5.6 按输入/输出量分类
1.6 对控制系统性能的基本要求
小结
习题
第2章 线性系统的数学模型
2.1 线性系统的微分方程
2.1.1 微分方程的建立
2.1.2 微分方程的一般表达式
2.2 非线性微分方程的线性化
2.3 线性定常系统的传递函数
2.3.1 传递函数的定义
2.3.2 传递函数的特点
2.3.3 典型环节及其传递函数
2.4 控制系统的结构图
2.4.1 结构图的组成
2.4.2 结构图的绘制
2.4.3 控制系统环节间的连接
2.4.4 结构图的等效变换和化简
2.5 用Matlab软件建立数学模型
2.5.1 传递函数
2.5.2 控制系统的建立
小结
习题
第3章 时域响应分析法
3.1 自动控制系统的典型输入信号
3.2 线性定常系统的时域响应
3.2.1 时域分析法
3.2.2 时域响应
3.2.3 时域响应的性能指标
3.3 线性定常系统的稳定性
3.3.1 稳定性概念
3.3.2 线性系统稳定的充要条件
3.3.3 劳斯-赫尔维茨判据
3.3.4 劳斯-赫尔维茨判据的应用
3.3.5 相对稳定性和稳定裕量
3.4 系统的稳态误差
3.4.1 误差
3.4.2 稳态误差
3.4.3 稳态误差ess的计算
3.4.4 改善系统稳态精度的途径
3.5 一阶系统的时域响应
3.5.1 数学模型
3.5.2 单位阶跃响应
3.5.3 性能指标计算
3.5.4 单位脉冲响应
3.6 二阶系统的时域响应
3.6.1 数学模型
3.6.2 单位阶跃响应
3.6.3 系统性能指标
3.6.4 单位脉冲响应
3.6.5 改善二阶系统性能的措施
3.7 高阶系统的暂态响应
3.7.1 高阶系统的传递函数
3.7.2 高阶系统的降阶
3.8 用Matlab进行时域响应分析
3.8.1 单位脉冲响应
3.8.2 单位阶跃响应
3.8.3 单位斜坡响应
3.8.4 性能指标
3.8.5 系统稳定性分析
小结
习题
第4章 根轨迹分析法
4.1 根轨迹的基本概念
4.1.1 根轨迹的定义
4.1.2 根轨迹方程
4.2 根轨迹的绘制规则
4.2.1 180°根轨迹的绘制规则
4.2.2 零度根轨迹的绘制规则
4.2.3 参数根轨迹的绘制规则
4.3 根轨迹分析系统的性能
4.3.1 根轨迹与稳定性
4.3.2 引入开环零、极点对根轨迹的影响
4.3.3 使用根轨迹法确定主导极点
4.4 用Matlab进行根轨迹分析和校正
4.4.1 使用Matlab绘制根轨迹图
4.4.2 用Matlab进行根轨迹分析和校正
小结
习题
第5章 频域分析法
5.1 频率特性
5.1.1 频率特性的定义
5.1.2 频率特性的求取
5.1.3 频域性能指标
5.2 开环对数频率特性
5.2.1 对数坐标图
5.2.2 典型环节的频率特性
5.2.3 系统的开环对数频率特性
5.2.4 最小相位系统与非最小相位系统
5.3 系统开环极坐标图
5.3.1 极坐标图
5.3.2 系统开环极坐标图
5.4 奈氏稳定判据
5.4.1 奈氏曲线及映射
5.4.2 奈氏稳定判据一
5.4.3 奈氏稳定判据二
5.4.4 奈氏对数稳定判据
5.5 系统相对稳定性
5.5.1 增益裕量Kg
5.5.2 相角裕量γ
5.5.3 用幅相频率特性分析系统的稳定性
5.6 用频率特性分析系统品质
5.6.1 开环频率特性与时域响应的关系
5.6.2 闭环频域性能指标与时域性能指标的关系
5.7 用Matlab实现频率特性分析
5.7.1 伯德图绘制和分析
5.7.2 奈奎斯特图绘制和分析
小结
习题
第6章 控制系统的设计与校正
6.1 概述
6.1.1 系统各种性能指标的关系
6.1.2 系统校正
6.2 串联超前校正
6.2.1 串联超前校正装置及其特性
6.2.2 系统的串联超前校正
6.3 串联滞后校正
6.3.1 串联滞后校正装置及特点
6.3.2 系统的串联滞后校正
6.4 系统滞后-超前校正
6.4.1 串联滞后-超前校正装置
6.4.2 系统的串联滞后－超前校正
6.5 按期望特性对系统校正
6.6 线性系统的基本控制（校正）规律
6.6

修订版前言
本书立足应用型本科院校的教学需要，经多
位具有丰富经验的资深教师在总结多年教学实践
经验，并和团队认真研讨的基础上编写而成。本
书自出版以来，被很多院校采用，受到了师生的
认可和欢迎。在此首先要感谢各使用单位对本书
建设的支持。
根据2018年9月全国教育大会及2018年6月
新时代全国高等学校本科教育工作会议关于加强
本科院校教学质量、打造“金课”、出精品教材
的精神，作者团队在使用原书几轮之后，收集了
用书院校的改进意见，以教学实践为基础，对原
书中内容进行了认真的打磨和修改，推出了修订
版。修订目标是使质量得到进一步提升，使读者
能够真正获得一本高质量的应用型本科教材。
本次修订，保留了原书的基本框架，对内容
进行了认真核对和修改，力求消灭编写失误。对
部分概念、定义和原理写法进行了进一步的打磨
，修改了部分符号，使书中符号与现有的绝大部
分自动控制原理教材的写法保持一致，方便读者
阅读和考研学生学习。还对部分习题和例题进行
了修改或替换，使例题和习题的类型全面，数量
足够，并且由浅入深逐渐过渡，更适应读者的学
习需要。
本书由张明君任主编，杜鹏英任副主编。各
章编写分工如下：第1章、第3章由张明君编写，
第2章、第8章、附录由梅彦平编写，第4章由李
占英编写，第5章、第6章由杜鹏英编写，第7章
由汪洋编写。全书由张明君、梅彦平统稿。
由于水平有限，书中的错误和不妥之处仍在
所难免，恳请广大读者继续给予批评指正。
作 者
2020年8月