本书是工业和信息化部“十二五”规划教材。哈尔滨工程大学“自动控制理论”课程于2023年获批国家级一流本科课程。本书与“智慧树”网站已上线的哈尔滨工程大学“自动控制理论”课程的“MOOC”和“知识图谱”配套使用。本书共分8章，全面系统地介绍了自动控制理论经典部分的基本概念、模型、分析和设计方法及应用，具体包括自动控制的基本概念，控制系统在时域和复数域中的数学模型及其简化；线性系统的时域分析法、复数域根轨迹法、频域分析法及校正与设计等方法；非线性控制系统的相平面和描述函数法等基本分析方法；线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性和稳态误差、动态性能分析以及数字校正等问题。

本书以船舶航向控制系统、船舶横摇减摇鳍控制系统、机械臂控制系统为应用实例贯穿全书，给出了经典控制理论在实际对象中的应用方法。全书内容取材新颖、阐述深入浅出，理论分析紧密联系工程应用，凸显工程特色。

本书为新形态教材，通过配套的“知识图谱+AI助手”对全书的知识点进行一体化设计的导学引领，书中针对重难点知识点制作了讲解视频、知识图谱、配套练习等数字化学习资源，读者扫描相应的二维码即可在线学习，可提升读者对全书知识点的有效理解并提高自主学习效率。

本书可作为高等工科院校自动化类、电气类、电子信息类、仪器类、计算机类、机械类、交通运输类、海洋工程类等专业学生的教材，亦可供相关专业的研究生或从事相关专业的工程技术人员参考，特别适合于面向船舶自动化方向的本科生和从事船舶自动化领域研究的研究生及工程技术人员学习参考。

前辅文
第1章 绪论
  §1.1 自动控制的发展历程
   1.1.1 自动控制理论的萌芽
   1.1.2 经典控制理论
   1.1.3 现代控制理论
   1.1.4 大系统理论的发展
   1.1.5 智能控制理论的发展
  §1.2 自动控制的一般概念
   1.2.1 自动控制相关定义
   1.2.2 自动控制系统分类
   1.2.3 自动控制系统基本组成
  §1.3 自动控制系统的基本工作原理
   1.3.1 自动控制基本工作形式
   1.3.2 反馈控制原理
   1.3.3 偏差控制与扰动控制
  §1.4 对自动控制系统的基本要求
   1.4.1 稳定性
   1.4.2 快速性
   1.4.3 准确性
  §1.5 自动控制系统应用实例
   1.5.1 船舶航向控制系统
   1.5.2 船舶横摇减摇鳍控制系统
   1.5.3 机械臂控制系统
  习题
第2章 控制系统的数学模型
  §2.1 控制系统的数学模型概述
   2.1.1 数学模型的定义
   2.1.2 数学模型的分类
   2.1.3 控制系统的建模方法
  §2.2 控制系统的时域数学模型
   2.2.1 控制系统微分方程的建立
   2.2.2 非线性微分方程的线性化
  §2.3 控制系统的复数域数学模型
   2.3.1 传递函数
   2.3.2 控制系统典型环节传递函数
   2.3.3 典型控制元件的传递函数
  §2.4 控制系统的结构图和信号流图
   2.4.1 控制系统的结构图及其化简
   2.4.2 信号流图
  §2.5 反馈控制系统的传递函数
  §2.6 控制系统建模实例
  习题
第3章 线性系统的时域分析法
  §3.1 线性系统的时域分析基础
   3.1.1 时域分析的特点和零初始状态
   3.1.2 典型输入信号
   3.1.3 典型性能指标
  §3.2 一阶系统时域分析
   3.2.1 典型一阶系统的数学模型
   3.2.2 一阶系统时域响应
  §3.3 二阶系统时域分析
   3.3.1 典型二阶系统的数学模型
   3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
   3.3.3 二阶系统的动态过程分析
   3.3.4 二阶系统的单位冲激响应
   3.3.5 二阶系统性能指标的改善方法
  §3.4 高阶系统的时域分析
  §3.5 线性系统的稳定性分析
   3.5.1 稳定性的概念
   3.5.2 控制系统稳定的数学条件
   3.5.3 劳斯稳定判据
  §3.6 线性系统稳态误差的分析与计算
   3.6.1 稳态误差的基本概念
   3.6.2 稳态误差的一般计算方法
   3.6.3 减小稳态误差的措施
  §3.7 控制系统的时域分析实例
  习题
第4章 线性系统的根轨迹法
  §4.1 根轨迹的基本概念
   4.1.1 反馈控制系统的根轨迹
   4.1.2 根轨迹方程
  §4.2 根轨迹的绘制
   4.2.1 180°根轨迹绘制的基本规则
   4.2.2 零度根轨迹绘制的基本规则
   4.2.3 参量根轨迹
  §4.3 控制系统性能的根轨迹法分析
   4.3.1 闭环零、极点分布对系统性能的影响分析
   4.3.2 开环零、极点分布对系统性能的影响分析
  §4.4 控制系统的根轨迹法分析实例
  习题
第5章 线性系统的频域分析法
  §5.1 频率特性
   5.1.1 频率特性的基本概念
   5.1.2 频率特性的几何表示
  §5.2 典型环节与开环系统的频率特性
   5.2.1 典型环节的频率特性
   5.2.2 开环幅相曲线的绘制
   5.2.3 开环对数频率特性曲线的绘制
   5.2.4 延迟环节与延迟系统的频率特性
   5.2.5 确定传递函数的频域实验法
  §5.3 频率域稳定性分析
   5.3.1 奈奎斯特稳定判据的数学基础
   5.3.2 奈奎斯特稳定判据
   5.3.3 对数频率稳定判据
   5.3.4 稳定裕度
  §5.4 闭环系统的频域性能指标
   5.4.1 系统闭环频率特性
   5.4.2 系统闭环频率特性与时域性能指标的关系
  §5.5 系统开环频率特性与时域性能指标的关系
  §5.6 控制系统的频域分析实例
  习题
第6章 线性系统的校正设计
  §6.1 系统设计的基本问题
   6.1.1 线性控制系统的设计步骤
   6.1.2 系统校正的定义
   6.1.3 校正方案
   6.1.4 校正方法
   6.1.5 基本控制规律
  §6.2 分析法校正
   6.2.1 串联超前校正
   6.2.2 串联滞后校正
   6.2.3 滞后-超前校正
  §6.3 根轨迹法校正
   6.3.1 根轨迹法校正的基本思路
   6.3.2 根轨迹法微分校正
   6.3.3 根轨迹法积分校正
  §6.4 综合法校正
   6.4.1 综合法校正的基本问题
   6.4.2 综合法串联校正
   6.4.3 综合法反馈校正
  §6.5 复合校正
   6.5.1 按扰动补偿的复合控制
   6.5.2 按输入补偿的复合控制
  §6.6 控制系统校正设计实例
  习题
第7章 非线性控制系统分析
  §7.1 非线性控制系统概述
   7.1.1 非线性控制系统的基本概念
   7.1.2 非线性控制系统的特点
  §7.2 描述函数法
   7.2.1 描述函数定义
   7.2.2 典型非线性特性的描述函数
   7.2.3 负倒描述函数
   7.2.4 奈奎斯特稳定判据在非线性控制系统中的应用
  §7.3 相平面法
   7.3.1 相平面的基本概念
   7.3.2 相轨迹的特点
   7.3.3 相轨迹的绘制方法
   7.3.4 由相平面图求时间解
   7.3.5 线性控制系统的相轨迹
  §7.4 非线性控制系统分析实例
  习题
第8章 线性离散控制系统的分析与设计
  §8.1 线性离散系统的一般概念
   8.1.1 信号的分类
   8.1.2 离散系统的典型结构
   8.1.3 离散系统的特点
  §8.2 信号的采样与保持
   8.2.1 信号的采样
   8.2.2 信号的保持
  §8.3 线性离散控制系统的数学模型
   8.3.1 线性差分方程
   8.3.2 脉冲传递函数
  §8.4 线性离散控制系统的稳定性分析
   8.4.1 s域到z域的映射
   8.4.2 线性离散控制系统稳定的充窑条件
   8.4.3 线性离散控制系统的稳定性判据
  §8.5 线性离散控制系统的时间响应
   8.5.1 线性离散控制系统的动态响应
   8.5.2 线性离散控制系统的稳态响应
  §8.6 线性离散控制系统设计
   8.6.1 数字控制器模拟化设计方法
   8.6.2 数字控制器的脉冲传递函数
   8.6.3 最少拍系统设计
   8.6.4 无纹波最少拍系统设计
  §8.7 线性离散控制系统的分析与设计实例
  习题
参考文献