本書全面、系統地介紹了經典控制理論的基本內容和自動控制系統的分析、校正與綜合設計方法。全書共分8章，主要包括自動控制的基本概念、控制系統的數學描述、時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法、線性控制系統的綜合與校正、離散時間控制系統、非線性控制系統等。每章最后一節為相應的Matlab仿真實例。各章末給出本章小結和關鍵術語和概念，并配有適當的習題。
本書可作為普通高等院校自動化類、電氣信息類、電子信息類和計算機類等相關專業的教材，也可作為科技人員的參考用書。
韓敏，大連理工大學，教授，韓敏，教授，博士生導師，大連理工大學模糊信息處理與機器智能研究所副所長。研究領域主要包括復雜系統建模與預測、時間序列分析、遙感影像智能信息處理、人工智能、數據挖掘等。先后承擔各類項目30余項，其中國家自然科學基金5項，國家重點基礎研究“973”發展計劃項目子課題3項，國家高技術研究“863”發展計劃項目2項，十一五國家科技支撐計劃項目1項，企事業單位合作項目20余項。在《IEEE Transactions on Cybernetics》、《IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems》、《IEEE Transactions on Signal Processing》、《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems》等國內外重要期刊和會議上發表論文400余篇，其中被SCI或EI檢索380余篇次，出版專著5本，教材4本，獲國家發明專利6項，軟件著作權14項。2014年-2017年連續四年入選愛思唯爾中國高被引學者。本書主要編著人韓敏教授在自動控制原理教學方面具有十余年的教學經驗，曾先后獲得2005年《自動控制原理》遼寧省精品課程，2013年寶鋼you秀教師獎，2017年遼寧省教學名師獎等多項獎勵；
1自動控制的基本概念
1.1自動控制的發展簡史001
1.1.1經典控制理論階段002
1.1.2現代控制理論階段002
1.1.3大系統控制階段003
1.1.4智能控制階段003
1.2自動控制的基本原理004
1.2.1人工控制與自動控制004
1.2.2自動控制系統的構成005
1.2.3自動控制系統的基本控制方式006
1.3自動控制系統的分類007
1.3.1按輸入信號特征分類007
1.3.2按系統參數特性分類008
1.3.3按系統數學模型分類008
1.3.4按時間變量特性分類009
1.3.5按變量數目分類009
1.3.6其他分類方法009
1.4對控制系統性能的基本要求010
1.4.1穩定性010
1.4.2快速性010
1.4.3準確性010
1.5Matlab在自動控制系統中的應用011
本章小結011
關鍵術語和概念012
習題013
2控制系統的數學描述
2.1控制系統的微分方程描述015
2.1.1典型控制系統的數學模型016
2.1.2非線性微分方程的線性化020
2.2拉普拉斯變換及反變換022
2.2.1Laplace變換的定義022
2.2.2Laplace變換的性質及其應用023
2.2.3Laplace反變換026
2.2.4利用Laplace變換求解線性微分方程028
2.3控制系統的傳遞函數描述029
2.3.1傳遞函數的概念和性質029
2.3.2典型環節的傳遞函數030
2.4控制系統的結構圖033
2.4.1結構圖的概念033
2.4.2控制系統結構圖的建立034
2.4.3結構圖的等效變換035
2.5控制系統的信號流圖039
2.5.1信號流圖040
2.5.2梅遜公式040
2.6閉環控制系統的傳遞函數042
2.7控制系統數學模型的Matlab描述045
本章小結047
關鍵術語和概念047
習題048
3時域分析法
3.1典型輸入信號與時域性能指標054
3.1.1典型輸入信號054
3.1.2系統的時域性能指標056
3.2一階系統的時域分析058
3.2.1一階系統的單位階躍響應058
3.2.2一階系統的單位脈沖響應059
3.2.3一階系統的單位斜坡函數響應059
3.3二階系統的時域分析060
3.3.1二階系統的單位階躍響應060
3.3.2二階系統的脈沖響應0633.
3.3欠阻尼二階系統在單位階躍輸入作用下的瞬態響應指標064
3.3.4改善二階系統性能的措施070
3.4高階系統的時域分析071
3.4.1高階系統的單位階躍響應071
3.4.2主導極點072
3.5線性系統的穩定性分析073
3.5.1穩定性概念073
3.5.2穩定的充分必要條件074
3.5.3穩定判據076
3.6線性系統的穩態誤差082
3.6.1穩態誤差概念083
3.6.2穩態誤差的計算084
3.6.3減小或消除穩態誤差的措施089
3.7利用Matlab進行時域分析091
本章小結094
關鍵術語和概念095
習題095
4根軌跡分析法
4.1根軌跡的基本概念098
4.1.1采用解析法繪制根軌跡圖098
4.1.2根軌跡與系統性能099
4.1.3根軌跡方程100
4.1.4利用試探法確定根軌跡上的點101
4.2根軌跡繪制的基本規則101
4.2.1繪制根軌跡的基本規則101
4.2.2繪制根軌跡舉例112
4.3廣義根軌跡繪制117
4.3.1參變量根軌跡的繪制117
4.3.2正反饋系統根軌跡的繪制119
4.3.3非最小相位系統的根軌跡122
4.4基于根軌跡的系統性能分析123
4.4.1開環零、極點對根軌跡的影響123
4.4.2利用根軌跡估算系統參數與性能127
4.4.3閉環零、極點分布與系統性能的關系129
4.5利用Matlab繪制根軌跡圖130
本章小結134
關鍵術語和概念135
習題135
5頻域分析法
5.1頻率特性的基本概念138
5.2頻率特性的圖示方法140
5.2.1極坐標圖140
5.2.2對數坐標圖150
5.3奈奎斯特穩定判據161
5.3.1幅角定理161
5.3.2奈奎斯特穩定判據162
5.4控制系統的穩定裕量168
5.4.1相角裕量和幅值裕量168
5.4.2穩定裕量的計算169
5.5控制系統的閉環頻率特性170
5.6頻域響應與系統性能指標間的關系173
5.6.1二階系統173
5.6.2高階系統174
5.7利用Matlab進行控制系統的頻域分析175
本章小結176
關鍵術語和概念177
習題178
6線性控制系統的綜合與校正
6.1綜合與校正的概念181
6.1.1校正的基本方式182
6.1.2基本控制規律182
6.1.3校正裝置及其特性185
6.2串聯校正190
6.2.1串聯超前校正190
6.2.2串聯滯后校正192
6.2.3滯后-超前校正194
6.3反饋校正195
6.3.1反饋校正的基本原理195
6.3.2反饋校正設計196
6.4復合校正199
6.5利用Matlab進行系統校正200
本章小結202
關鍵術語和概念202
習題203
7離散時間控制系統
7.1離散系統的基本概念206
7.2采樣過程與采樣定理208
7.2.1采樣過程及其數學描述208
7.2.2采樣定理210
7.2.3信號的恢復211
7.3Z變換理論213
7.3.1Z變換定義和性質213
7.3.2Z變換方法215
7.3.3Z反變換方法219
7.4離散控制系統的數學描述221
7.4.1線性常系數差分方程221
7.4.2脈沖傳遞函數224
7.5離散控制系統的分析與設計231
7.5.1穩定性分析232
7.5.2瞬態響應235
7.6離散控制系統的穩態誤差236
7.7離散系統的數字控制器設計238
7.8離散系統的Matlab仿真242
本章小結246
關鍵術語和概念247
習題247
8非線性控制系統
8.1非線性系統的特點250
8.2典型非線性環節的數學描述251
8.3描述函數法253
8.3.1描述函數的基本概念253
8.3.2典型非線性特性的描述函數254
8.3.3用描述函數分析非線性系統259
8.4相平面法263
8.4.1相平面圖及繪制方法263
8.4.2奇點與極限環266
8.4.3相平面分析舉例269
8.5非線性系統的Matlab仿真273
本章小結276
關鍵術語和概念276
習題277
參考文獻
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