本书被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是教育部评选的2009年度普通高等教育精品教材，也是国家精品课程“自动控制原理”建设成果。本书系统地阐述了自动控制的基本理论与应用。全书共9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；第3章介绍时域分析法；第4章介绍根轨迹法；第5章介绍频率法；第6章介绍线性系统的校正方法；第7章介绍离散系统控制理论；第8章介绍非线性控制系统分析；第9章介绍控制系统的状态空间分析。本书将MATLAB辅助分析与设计控制系统方法贯穿在相关章节中，每章增加了工程应用题。

本书可作为自动化类、电气类、电子信息类、计算机类、机械类、仪器类等专业学生的教材，特别是人工智能、机器人工程等专业需要学习基本的状态空间法与最优控制理论。选用该教材教学的任课教师可向作者以及高等教育出版社免费获取电子教案、习题解答等教学资源。

前辅文
第1章 自动控制的基本概念
  1.1 自动控制的开端
  1.2 手动控制与自动控制
  1.3 自动控制系统的类型
   1.3.1 开环、闭环与复合控制系统
   1.3.2 线性系统与非线性系统
   1.3.3 连续系统与离散系统
   1.3.4 定常系统与时变系统
   1.3.5 SISO系统和MIMO系统
   1.3.6 集中参数系统与分布参数系统
  1.4 控制系统性能的基本要求
   1.4.1 稳定性
   1.4.2 暂态性能
   1.4.3 稳态性能
  1.5 本书内容的安排
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   两千多年前的水利自动调节系统——中国都江堰水利工程
   现代蒸汽机的发明者——詹姆斯·瓦特
第2章 连续系统的数学模型
  2.1 系统数学模型的概念
   2.1.1 数学模型的定义与主要类型
   2.1.2 建立数学模型的方法
  2.2 微分方程描述
  2.3 传递函数
   2.3.1 传递函数的定义
   2.3.2 脉冲响应函数的定义
   2.3.3 传递函数的表达式
   2.3.4 线性系统的基本环节
  2.4 结构图
   2.4.1 结构图的基本组成
   2.4.2 结构图的变换法则
   2.4.3 通过变换法则进行结构图的简化
   2.4.4 通过解代数方程组进行结构图的简化
   2.4.5 反馈控制系统的传递函数
  2.5 信号流图
   2.5.1 信号流图的定义及基本性质
   2.5.2 信号流图的构造
   2.5.3 信号流图的变换法则与简化
   2.5.4 梅森增益公式
  2.6 系统数学模型的MATLAB表示
   2.6.1 传递函数的MATLAB表示
   2.6.2 结构图的MATLAB表示
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   控制理论开创者——麦克斯韦
   控制论之父——诺伯特·维纳
第3章 时域分析法
  3.1 稳定性分析
   3.1.1 稳定性的概念
   3.1.2 系统稳定的条件
   3.1.3 劳斯稳定判据
   3.1.4 赫尔维茨稳定判据
  3.2 暂态性能分析
   3.2.1 典型输入信号
   3.2.2 暂态性能指标
   3.2.3 一阶系统的暂态性能分析
   3.2.4 典型二阶系统的阶跃响应
   3.2.5 欠阻尼典型二阶系统的暂态性能计算
   3.2.6 计算举例
   3.2.7 高阶系统主导极点的概念
   3.2.8 高阶系统暂态性能近似分析
  3.3 稳态性能分析
   3.3.1 控制系统误差与稳态误差的定义
   3.3.2 控制系统型号或无差度的定义
   3.3.3 终值定理法
   3.3.4 不符合终值定理条件时的稳态误差分析
   3.3.5 误差系数法
   3.3.6 扰动作用下的稳态误差分析
   3.3.7 复合控制系统及误差分析
  3.4 MATLAB辅助分析控制系统时域性能
   3.4.1 MATLAB辅助控制系统稳定性分析
   3.4.2 MATLAB求控制系统的单位阶跃响应
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   稳定性分析奠基者——李雅普诺夫
   代数稳定判据创立者——劳斯和赫尔维茨
第4章 根轨迹法
  4.1 根轨迹的基本概念
  4.2 根轨迹的绘制
  4.3 零度根轨迹的绘制
  4.4 广义根轨迹的绘制
  4.5 控制系统的根轨迹分析法
  4.6 用MATLAB绘制根轨迹
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   中国航天、导弹、自动控制之父——钱学森
   国际自动控制联合会（IFAC）
   中国自动化学会（CAA）
第5章 频率法
  5.1 频率特性
   5.1.1 频率特性的定义
   5.1.2 频率响应
   5.1.3 频率特性的几何表示
  5.2 典型环节频率特性的伯德图
  5.3 控制系统开环频率特性的伯德图
   5.3.1 伯德图绘制的原理
   5.3.2 伯德图绘制的步骤
   5.3.3 0型系统的伯德图的绘制
   5.3.4 1型系统的伯德图的绘制
   5.3.5 2型系统的伯德图的绘制
  5.4 由伯德图确定传递函数
   5.4.1 最小和非最小相位系统的概念
   5.4.2 由伯德图确定传递函数
   5.4.3 频率特性的实验确定法
  5.5 奈奎斯特稳定判据
   5.5.1 辐角原理
   5.5.2 奈奎斯特稳定判据的推导
   5.5.3 奈奎斯特稳定判据的方法
   5.5.4 举例
   5.5.5 有零极点对消时的处理方法
  5.6 控制系统相对稳定性分析
   5.6.1 相对稳定性的概念
   5.6.2 相对稳定性分析举例
   5.6.3 伯德定理
  5.7 MATLAB在频率法中的应用
   5.7.1 用MATLAB绘制奈氏图
   5.7.2 用MATLAB绘制伯德图
   5.7.3 用MATLAB分析相对稳定性
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   负反馈放大器及频率法的建立
   多变量频域法的奠基人——罗森布洛克
第6章 线性系统的校正方法
  6.1 控制系统校正的概念
   6.1.1 控制系统的设计步骤
   6.1.2 校正的概念
   6.1.3 校正方案
   6.1.4 校正方案的等价性
   6.1.5 校正方法
  6.2 超前校正
   6.2.1 超前校正及其特性
   6.2.2 用频域法确定超前校正参数
   6.2.3 超前校正装置
  6.3 滞后校正
   6.3.1 滞后校正及其特性
   6.3.2 用频域法确定滞后校正参数
   6.3.3 滞后校正装置
  6.4 滞后-超前校正
   6.4.1 滞后-超前校正网络
   6.4.2 用频域法确定滞后-超前校正参数
  6.5 串联校正的综合法
   6.5.1 综合法的基本方法
   6.5.2 按最佳二阶系统校正
   6.5.3 按典型三阶系统校正
  6.6 Simulink在控制系统仿真中的应用
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   PID调节器的诞生
   模糊理论之父——扎德
第7章 离散系统控制理论
  7.1 信号的采样与保持
   7.1.1 信号的采样
   7.1.2 采样定理
   7.1.3 采样信号的保持
  7.2 差分方程
   7.2.1 差分方程的概念
   7.2.2 微分方程描述的差分化
   7.2.3 差分方程的递推解法
   7.2.4 差分方程的经典解法
  7.3 z变换
   7.3.1 z变换的概念
   7.3.2 z变换的基本定理
   7.3.3 z变换的基本方法
   7.3.4 z逆变换
   7.3.5 差分方程的z变换解法
  7.4 z传递函数
   7.4.1 z传递函数的概念
   7.4.2 开环z传递函数
   7.4.3 闭环z传递函数
   7.4.4 带有扰动的系统输出z变换式
  7.5 线性离散系统的稳定性分析
   7.5.1 朱利稳定判据
   7.5.2 舒尔-科恩稳定判据
   7.5.3 修正劳斯稳定判据
  7.6 线性离散系统的暂态性能分析
   7.6.1 离散系统的暂态性能指标
   7.6.2 离散系统极点分布与动态响应的关系
   7.6.3 离散系统暂态性能指标的计算公式
   7.6.4 离散系统动态性能指标计算公式的推导
  7.7 线性离散系统的稳态误差分析
  7.8 线性离散系统设计方法
   7.8.1 数字PID控制
   7.8.2 数字控制器的z传递函数
   7.8.3 最少拍离散控制系统设计方法
  7.9 MATLAB在离散系统分析中的应用
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   离散控制理论的建立与发展
   信息论之父——香农
第8章 非线性控制系统分析
  8.1 典型非线性特性
   8.1.1 饱和特性
   8.1.2 死区特性
   8.1.3 间隙特性
   8.1.4 继电器特性
  8.2 描述函数法
   8.2.1 描述函数法的基本思想与条件
   8.2.2 描述函数
   8.2.3 典型非线性特性的描述函数
   8.2.4 用描述函数法分析非线性系统的稳定性
   8.2.5 自激振荡稳定性分析及其振幅和频率的计算
   8.2.6 举例
  8.3 相平面法
   8.3.1 相平面的概念
   8.3.2 相轨迹的性质
   8.3.3 相轨迹的绘制方法
   8.3.4 奇点
   8.3.5 极限环
   8.3.6 非线性系统相平面分区线性化方法
  8.4 MATLAB在非线性系统分析中的应用
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   古代自动化
   动态规划创始人——贝尔曼
第9章 控制系统的状态空间分析
  9.1 状态空间模型
   9.1.1 状态与状态空间的概念
   9.1.2 系统的状态空间描述
   9.1.3 状态方程的线性变换
  9.2 线性系统的能控性和能观性分析
   9.2.1 系统能控性和能观性问题
   9.2.2 线性定常系统的能控性
   9.2.3 线性定常系统的能观性
   *9.2.4 状态空间模型的能控标准型与能观标准型
   *9.2.5 对偶原理
  9.3 李雅普诺夫稳定判据
   9.3.1 李雅普诺夫稳定性定义
   9.3.2 李雅普诺夫稳定判据一般方法
   9.3.3 线性连续系统的李雅普诺夫稳定判据
   9.3.4 线性离散系统的李雅普诺夫稳定判据
  9.4 状态方程的求解
   9.4.1 线性连续系统状态方程的求解
   9.4.2 线性离散系统状态方程的求解
  9.5 状态反馈控制与状态观测器的设计
   9.5.1 状态反馈
   9.5.2 状态反馈的设计
   9.5.3 状态观测器的设计
  9.6 线性二次型最优控制
   9.6.1 线性二次型最优控制问题
   9.6.2 线性连续系统状态调节器
   9.6.3 线性离散系统状态调节器
  9.7 MATLAB在状态空间分析中的应用
  本章小结
  习题与应用题
  读一读
   状态空间理论奠基者——卡尔曼
   最优控制理论奠基者——庞特里亚金
附录 常用拉普拉斯变换和z变换表
习题与应用题部分参考答案
参考文献

“十一五”国家规划教材