本书采用中英双语相结合的方式，全面地阐述了自动控制系统的基本理论与方法。全书共分为8章，主要论述连续控制系统的分析和综合方法，包括各类控制系统数学模型的建立和模型间的等效变换； 利用经典控制理论中的时域分析法、根轨迹法和频域分析法分析控制系统性能； 应用PID控制和串联校正等对系统进行设计； 现代控制理论基础等。同时概述了计算机控制系统、过程控制系统和机电一体化系统。书中针对各章内容，适当增加了英文MATLAB应用实验设计，编著了大量英文阅读材料和概念解析，便于双语教学使用。

本书可以作为高等院校“自动控制原理”课程的教材，适用于电气、自动化、电子、信息与通信、计算机、机械等专业，特别适用于有双语教学要求的相关课程，也可供从事控制工程的技术人员参考。

第2版

“他山之石，可以攻玉”。 随着中国工程教育改革的发展，借鉴国外先进的工科教学理念，在教学方法、实践教学和实验素材等方面实施教学改革，是当前工程教育改革的趋势所在。双语教学示范课程建设是提升我国高等教育质量工程的重要举措之一。从某种意义上讲，实施双语教学，不仅仅是用外语授课、外语交流，更重要的是要借鉴西方发达国家优秀的原版教材, 采用国际上最新的优秀教学模式、教学思想和体系, 为学生提供一个国际化的教育大环境, 使学生有机会直接接受具有国际化先进水平的科学教育的影响。

　　《自动控制原理（双语教材）》自从2013年出版以来，受到读者的厚爱和关怀，作者对此表示衷心的感谢。第一版教材考虑到教学内容的难度、学生的英语水平等因素，主要采取中文论述为主，英文为辅的形式，编写了大量的自动控制相关英文阅读材料，同时有针对性地设计了英文MATLAB应用实验，以提高本书作为双语教材的实用性。在综合型双语教学中，教师可以采用母语讲授新内容和新概念，采用双语教学进行概念解析、拓展阅读和复习总结。同时，原汁原味的MATLAB应用实验不仅使得学生需要清楚地了解实验目的，更要耐心地阅读英文，完成实验。设计的实验内容包括MATLAB基础应用、控制系统时域分析、根轨迹法设计、控制系统频域分析等主要内容。

　　本书是在第一版的基础上加以修改和增订而成的。这次修订主要做了如下工作： ①增加了现代控制理论章节，以状态空间模型为基础的现代控制理论，是解决多输入多输出、非线性和时变系统的理论基础，更是最优控制理论、自适应控制、动态系统辨识以及智能控制等分支学科的基础，有必要在自动控制原理课程中作简要介绍； ②以附录的形式增加了控制理论术语中英文对照、自动控制理论中的概念解析等内容，有助于学生复习检索相关内容； ③修订了全书的习题和文字叙述中的不确切之处，旨在进一步增加本书的可读性。

　　本书第二版由摆玉龙教授统稿审定，潘强强编写了第8章，摆玉龙修订了全书内容。马真东、陈春梅、陈雪雷、王一朝、王娟、郭鹏飞、魏强、苏坤、段济开和常明恒等做了大量的打印和校对工作。

　　在编写中编者参考了很多优秀教材和著作。编者向本书中的相关编著者和收录于参考文献中的各位作者表示真诚的谢意。感谢国家自然科学基金项目（编号： 41461078）、兰州市科技计划项目（2015334）和西北师范大学研究生培养与课程改革项目对本书出版的资助。

　　由于作者水平有限，加之时间仓促，错误与不妥之处在所难免，恳请读者批评、指正。

编者2018年4月

随着教育部“高等学校本科教学改革与教学质量工程”的深入开展，双语教学示范课程建设已成为提升我国高等教育质量工程的一项重要举措，因此专业性双语教材的需要日益凸显。作者在多年来从事“自动控制原理”教学工作的基础上，结合在荷兰、日本和澳大利亚访学期间所学到的知识和经验，编著了介于国内中文教材与国外英文教材之间的综合型双语教材。在教材编写上，考虑到教学内容的难度、学生的英语水平等因素，主要采取中文论述为主，英文为辅的形式，编著了大量的自动控制相关英文阅读材料，同时针对性地设计了英文MATLAB应用实验，以提高本书作为双语教材的实用性。

“自动控制原理”是自动化类、机电类专业的专业基础课。本书内容包括经典控制理论，计算机控制系统，MATLAB在控制系统分析、设计和仿真中的应用等。

本书共分7章： 第1章介绍自动控制的一般概念，控制系统的基本组成和分类等； 针对MATLAB在控制系统分析和设计中的重要性，以英文材料的形式介绍MATLAB的特点和编程环境，重点介绍控制工具箱的组成和功用，选择典型案例分析控制系统的特点。第2章介绍控制系统数学模型的建立和等效变换，主要包括微分方程模型、传递函数模型和结构图等，实验设计中强调MATLAB中变量、矩阵和多项式等数据类型的使用，为控制系统的分析和设计打好基础。第3章介绍控制系统的时域分析法，以一阶系统、二阶系统为例，详细介绍各种典型输入下的时域响应，MATLAB实验设计从模型建立入手，介绍MATLAB中各种时域响应的特点。第4章介绍根轨迹分析法，在详述根轨迹绘制规则的基础上，以英文材料的形式设计了MATLAB实验。第5章介绍线性系统的频域分析法，包括基本概念、典型环节的频域特性绘制和频域稳定判据等。第6章介绍线性系统的校正方法，主要包括PID控制和串联校正等。第7章简述计算机控制系统、过程控制系统和机电一体化系统。

本书的最大特点是： 借鉴国内外同类教材的优点，以英文阅读材料、概念解析和实验设计的方式，采用英语素材介绍自动控制原理的基本知识。在中文讲述自控原理基本内容的基础上，设计全英文的MATLAB设计实例，并且配合了一定数量的典型例题和习题，以培养学生的实验能力、思维能力、信息获取能力与分析设计能力。因此，本书不仅适合电子信息类相关专业“自动控制原理”课程的本科教学需要，同时满足双语教学要求。大量的阅读材料和概念解析，不仅有助于教师的双语教学，而且能让学生通过对比学习，深入理解自动控制的基本原理、基本分析方法和基本设计技术，对后续课程的学习打下坚实的基础。同时激发学生对自动化类专业浓厚的兴趣，锻炼和提高运用所学理论解决实际问题的能力。

本书由摆玉龙教授统稿审定，其中摆玉龙编写了第1、2章和第5章，邵宇编写第3、4章和第6章，马永杰、王丽丽编写第7章。摆玉龙编写了每章中的MATLAB实验设计等英文材料。王丽丽、巨芳子、柴乾隆、高海沙、高燕、李博、黄智慧等绘制了本书的全部插图，并做了大量的打印和校对工作。

在编写中编者参考了很多优秀教材和著作。编者向收录于参考文献中的各位作者表示真诚的谢意。摆玉龙感谢国家自然科学基金项目（编号： 41061038）和甘肃省科技支撑计划（编号： 1204GKCA067）对本书出版的资助。

由于作者水平有限，加之时间仓促，错误与不妥之处在所难免，恳请读者批评、指正。

编者2013年5月

第1章自动控制系统概述

1.1引言

1.2自动控制系统的基本概念

1.3自动控制理论的发展

1.4自动控制系统的基本原理及组成

1.4.1开环控制

1.4.2闭环控制

1.4.3自动控制系统的基本组成

1.4.4自动控制系统的实例分析

1.5自动控制系统的分类

1.5.1恒值控制系统和随动控制系统

1.5.2连续系统和离散系统

1.5.3单输入单输出系统和多输入多输出系统

1.5.4线性系统和非线性系统

1.5.5定常系统和时变系统

1.5.6其他类型

1.6控制系统的基本要求

1.7控制系统的设计概述

1.8MATLAB在本章中的应用

本章小结

习题

第2章控制系统的数学模型

2.1引言

2.2控制系统的时域数学模型

2.2.1电气系统

2.2.2机械系统

2.3线性系统的传递函数

2.3.1传递函数的定义

2.3.2典型环节及其传递函数

2.3.3电气网络的运算阻抗与传递函数     

2.4控制系统的结构图及其等效变换

2.4.1结构图的组成

2.4.2控制系统结构图的建立

2.4.3结构图的等效变换

2.4.4信号相加点和分支点的移动和互换

2.4.5结构图简化示例

2.5信号流图和梅逊公式

2.5.1信号流图

2.5.2梅逊公式

2.6闭环传递函数的定义

2.6.1闭环系统概述

2.6.2闭环系统的传递函数

2.7非线性系统模型概述

2.8MATLAB在本章中的应用

本章小结

习题

第3章线性系统的时域分析

3.1引言

3.2系统时间响应的性能指标

3.3一阶系统的时域分析

3.3.1一阶系统的数学模型和结构图

3.3.2一阶系统的单位阶跃响应

3.3.3一阶系统的单位脉冲响应

3.3.4一阶系统的单位斜坡响应

3.3.5一阶系统的单位加速度响应

3.4二阶系统的时域分析

3.4.1二阶系统的单位阶跃响应

3.4.2欠阻尼二阶系统的动态性能分析

3.5高阶系统时域分析法概述

3.6控制系统的稳定性分析

3.6.1稳定的基本概念和稳定的充分必要条件

3.6.2代数稳定判据

3.7控制系统稳态误差的分析及计算

3.7.1稳态误差的定义

3.7.2系统类型与稳态误差

3.7.3给定输入信号下的稳态误差计算

3.7.4扰动作用下的稳态误差计算

3.7.5减少稳态误差的方法

3.8MATLAB在本章中的应用

本章小结

习题

第4章根轨迹法

4.1引言

4.2根轨迹的基本概念

4.3根轨迹绘制的基本规则

4.4广义根轨迹

4.5系统性能的根轨迹法分析

4.5.1根轨迹分析法概述

4.5.2增加开环极点对控制系统的影响

4.5.3增加开环零点对控制系统的影响

4.5.4结论

4.6MATLAB在本章中的应用

本章小结

习题

第5章线性系统的频域分析法

5.1引言

5.2频率特性的基本概念

5.2.1频率特性的定义

5.2.2频率特性的表示方法

5.3典型环节的频率特性及特性曲线的绘制

5.4频域稳定判据及稳定裕量

5.4.1奈奎斯特稳定判据

5.4.2奈奎斯特稳定判据的应用

5.4.3对数稳定判据 

5.4.4稳定裕量 

5.5频率特性与控制系统性能的关系

5.5.1控制系统性能指标

5.5.2开环对数幅频特性与性能指标间的关系

5.6MATLAB在本章中的应用

本章小结

习题

第6章线性系统的校正方法

6.1引言

6.2系统校正的基本概念

6.2.1受控对象

6.2.2性能指标概述

6.2.3系统校正连接方式

6.2.4基本控制规律

6.3系统校正装置

6.3.1超前校正装置

6.3.2滞后校正装置

6.3.3滞后超前校正装置

6.3.4超前校正、滞后校正和滞后超前校正的比较

6.4反馈校正

6.4.1反馈校正的特点

6.4.2反馈校正系统的设计

6.4.3串联校正与反馈校正比较

6.5MATLAB在本章中的应用

本章小结

习题

第7章计算机控制系统概述

7.1引言

7.2计算机控制系统概述

7.3A/D转换采样过程与采样定理

7.3.1采样过程

7.3.2采样定理

7.3.3采样周期在工程应用中的选择方法

7.4采样信号的复现

7.5离散控制系统的数学模型

7.5.1脉冲传递函数的定义

7.5.2开环采样系统的脉冲传递函数

7.5.3闭环采样系统的脉冲传递函数

7.6采样控制系统的稳定性分析

7.7其他控制系统简介

7.7.1过程控制系统简介

7.7.2机电一体化系统简介

7.8MATLAB在本章中的应用

本章小结

习题

第8章现代控制理论基础

8.1线性系统的状态空间描述

8.1.1状态空间描述的基本概念

8.1.2线性定常连续系统状态空间表达式的建立

8.2线性定常系统状态方程的解

8.2.1线性定常齐次状态方程的解

8.2.2线性定常系统的状态转移矩阵

8.2.3非齐次状态方程的解

8.2.4线性离散系统的解

8.3线性定常系统的可控性和可观测性

8.3.1可控性和可观测性的定义

8.3.2线性定常连续系统的可控性判别

8.3.3线性定常系统可观测性判别

8.3.4可控性、可观测性与传递函数矩阵的关系

8.4线性定常系统的状态反馈和状态观测器

8.4.1线性定常系统常用反馈结构

8.4.2状态反馈与极点配置

8.4.3状态观测器

8.5MATLAB在本章中的应用

8.5.1Statespace equations

8.5.2Control design using pole placement

8.5.3Introducing the reference input

8.5.4Observer design

本章小结

习题

附录A拉普拉斯变换及反变换

附录Bz变换定义及对照表

附录C常用校正网络

附录DBode图的绘制规则

附录E常用MATLAB命令

附录F自动控制理论中的概念解析

附录G控制理论术语中英文对照

参考文献

《自动控制原理（双语教材）（第2版）》本书采用中英双语相结合的方式，全面地阐述了自动控制系统的基本理论与方法。书中针对各章内容，适当增加了英文MATLAB应用实验设计，编著了大量英文阅读材料和概念解析，便于双语教学使用。

《自动控制原理（双语教材）（第2版）》本书采用中英双语相结合的方式，全面地阐述了自动控制系统的基本理论与方法。书中针对各章内容，适当增加了英文MATLAB应用实验设计，编著了大量英文阅读材料和概念解析，便于双语教学使用。