《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材：自動控制原理》是根據高職高專院校“自動控制原理”課程教學大綱的基本要求，在總結近年來教學實踐和教學改革經驗的基礎上，結合學生反饋的意見并借鑒國內外同類優秀教材編寫而成的。
《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材：自動控制原理》主要介紹自動控制原理的基本內容，包括自動控制系統的基本概念、自動控制系統的數學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻率分析法、自動控制系統的綜合與校正、離散控制系統、狀態空間分析法以及基于MATLAB的控制系統分析。《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材：自動控制原理》內容深入淺出，并附有大量有針對性的實例、練習及仿真案例分析。
《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材：自動控制原理》可作為普通高校、高職高專院校電子信息、機電一體化、樓宇自動化類專業的教材，也可以作為其他相關專業學生和從事自動控制方面的工程技術人員的參考書。
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 自動控制技術及應用 1
1.1.2 自動控制理論的發展 2
1.2 自動控制技術中的基本控制方式 3
1.2.1 開環控制 3
1.2.2 閉環控制 4
1.2.3 其他控制方式 7
1.3 自動控制系統的組成 8
1.3.1 自動控制系統基本職能元件 8
1.3.2 自動控制的基本術語 10
1.3.3 方框圖的建立 11
1.4 自動控制系統的分類 11
1.5 自動控制系統的基本要求 13
1.6 本課程的性質和任務 14
1.7 本章習題 15
第2章 控制系統的數學模型 16
2.1 微分方程 16
2.1.1 系統微分方程的建立 16
2.1.2 建立微分方程的步驟 20
2.2 Laplace變換基礎 20
2.2.1 拉氏變換的概念 20
2.2.2 常用函數的拉氏變換 21
2.2.3 拉氏變換的基本定理 21
2.3 傳遞函數 22
2.3.1 傳遞函數的定義 22
2.3.2 傳遞函數的性質 23
2.4 典型環節及傳遞函數 24
2.4.1 比例環節 24
2.4.2 積分環節 25
2.4.3 慣性環節 25
2.4.4 理想微分環節 26
2.4.5 比例微分環節 27
2.4.6 振蕩環節 27
2.4.7 延遲環節 28
2.5 動態結構圖 29
2.5.1 結構圖的組成 29
2.5.2 動態結構圖的建立 30
2.6 動態結構圖的等效變換 31
2.6.1 動態結構圖的等效變換法則 31
2.6.2 動態結構圖的等效變換舉例 33
2.7 自動控制系統的傳遞函數 35
2.7.1 閉環控制系統的開環傳遞函數 35
2.7.2 閉環傳遞函數 36
2.8 本章要點 36
2.9 本章習題 37
第3章 時域分析法 40
3.1 典型輸入信號 40
3.1.1 階躍函數 40
3.1.2 斜坡函數 41
3.1.3 拋物線函數 41
3.1.4 脈沖函數 42
3.1.5 正弦函數 42
3.2 階躍響應的性能指標 42
3.3 一階系統的時域分析 44
3.3.1 一階系統的數學模型 44
3.3.2 一階系統的單位階躍響應 45
3.3.3 一階系統的單位斜坡響應 45
3.3.4 一階系統的單位脈沖響應 46
3.4 二階系統的時域分析 47
3.4.1 二階系統的數學模型 47
3.4.2 二階系統的工作狀態 47
3.4.3 欠阻尼二階系統的單位階躍響應 48
3.4.4 臨界阻尼二階系統的單位階躍響應 49
3.4.5 典型二階系統的性能指標 49
3.5 線性定常系統的穩定性 51
3.5.1 穩定性定義 51
3.5.2 穩定的條件 51
3.5.3 穩定的判斷依據 53
3.6 穩態誤差計算 57
3.6.1 誤差和穩態誤差 57
3.6.2 穩態誤差的計算 57
3.6.3 系統的類型 59
3.7 本章要點 61
3.8 本章習題 61
第4章 根軌跡分析法 64
4.1 根軌跡與根軌跡方程 64
4.1.1 根軌跡的基本概念 64
4.1.2 根軌跡方程 65
4.2 繪制根軌跡的基本條件 65
4.3 繪制根軌跡的規則和方法 67
4.4 控制系統根軌跡的性能分析 81
4.4.1 開環零、極點對根軌跡的影響 81
4.4.2 閉環零、極點與階躍響應關系 82
4.4.3 利用根軌跡確定系統參數 83
4.4.4 利用根軌跡分析系統的動態性能 86
4.5 應用MATLAB繪制根軌跡舉例 88
4.6 本章要點 90
4.7 本章習題 91
第5章 頻域分析法 95
5.1 頻率特性基本概念 95
5.1.1 頻率特性的概念 95
5.1.2 頻率特性的表示方法 98
5.2 典型環節頻率特性 101
5.2.1 比例環節 101
5.2.2 積分環節 102
5.2.3 微分環節 103
5.2.4 慣性環節 104
5.2.5 一階微分環節 106
5.2.6 振蕩環節 107
5.2.7 二階微分環節 109
5.3 系統的開環頻率特性繪制 110
5.3.1 開環幅相曲線繪制 110
5.3.2 開環對數頻率特性曲線繪制 117
5.3.3 最小相位系統 121
5.4 奈奎斯特穩定判斷依據及穩定裕量 122
5.4.1 開環頻率特性和閉環特征式的關系 122
5.4.2 奈奎斯特穩定判斷依據 122
5.4.3 對數判斷依據 126
5.4.4 系統穩定裕量 129
5.5 用開環頻率特性分析系統的性能 130
5.5.1 系統開環對數頻率特性與閉環穩定性的關系 130
5.5.2 系統開環對數頻率特性與閉環穩態誤差的關系 131
5.5.3 開環對數頻率特性與系統時域性能之間的關系 134
5.6 本章要點 141
5.7 本章習題 141
第6章 自動控制系統的綜合與校正 146
6.1 控制系統綜合與校正概述 146
6.1.1 控制系統校正的概念 146
6.1.2 控制系統的校正方法 146
6.1.3 控制系統的性能指標 147
6.1.4 控制系統的校正方式 147
6.2 串聯校正 148
6.2.1 串聯超前校正(PD校正) 148
6.2.2 串聯滯后校正(PI校正) 151
6.2.3 串聯滯后-超前校正(PID校正) 154
6.3 反饋校正 156
6.3.1 常用反饋校正方法 156
6.3.2 負反饋校正設計 158
6.4 MATLAB在系統校正中的應用 161
6.5 本章要點 163
6.6 本章習題 164
第7章 離散控制系統 165
7.1 離散控制系統基本概念 165
7.1.1 采樣控制系統 165
7.1.2 數字控制系統 165
7.2 信號的采樣與復現 166
7.2.1 香儂采樣定理 166
7.2.2 零階保持器的原理 171
7.3 離散控制系統的數學模型 173
7.3.1 差分方程 173
7.3.2 z變換與反z變換 174
7.3.3 脈沖傳遞函數的定義 179
7.3.4 開環系統的脈沖傳遞函數 179
7.3.5 閉環系統的脈沖傳遞函數 182
7.4 離散系統的性能分析 187
7.4.1 離散系統的穩定性分析 187
7.4.2 離散系統穩定性的代數判斷依據 190
7.4.3 離散系統的穩態誤差 195
7.4.4 離散系統的動態性能 198
7.5 應用MATLAB進行離散系統分析 205
7.6 本章要點 208
7.7 本章習題 209
第8章 狀態空間分析法 212
8.1 狀態空間法的基本概念 212
8.1.1 狀態與狀態變量 212
8.1.2 狀態向量與狀態空間 213
8.2 狀態空間描述 214
8.2.1 狀態變量的選取 214
8.2.2 線性系統的狀態空間描述 215
8.3 能控性和能觀測性 216
8.3.1 線性系統的能控性 217
8.3.2 線性系統的能控性判斷依據 217
8.3.3 線性系統的能觀測性 218
8.3.4 線性系統的能觀測性判斷依據 218
8.4 本章習題 219
第9章 基于MATLAB的控制系統分析 220
9.1 MATLAB概述 220
9.1.1 MATLAB家族 220
9.1.2 MATLAB發展及特點 223
9.1.3 MATLAB7.0界面環境 224
9.2 MATLAB基本語法和基本操作 226
9.2.1 變量賦值 226
9.2.2 矩陣運算 227
9.2.3 程序控制語句 229
9.2.4 基本繪圖方法 232
9.3 Simulink簡介 234
9.3.1 Simulink家族 234
9.3.2 Simulink基本模塊庫 236
9.3.3 Simulink建模仿真的一般過程 238
9.4 基于MATLAB的控制系統時域分析 239
9.4.1 階躍響應分析 239
9.4.2 沖激響應分析 241
9.4.3 任意輸入的時域響應分析 241
9.5 基于MATLAB的控制系統根軌跡分析 242
9.6 本章要點 243
9.7 本章習題 243
參考文獻 245
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