《自動控制原理簡明教程（第2版）》普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。本書簡明扼要地闡述了自動控制的基本理論與應用，共分9章：前8章著重介紹經典控制理論及應用的主要方面，最后一章介紹現代控制理論中的狀態空間分析法。
《自動控制原理簡明教程（第2版）》可作為高等工科院校自動化、電氣工程及其自動化、機械設計制造及其自動化、電子信息工程、材料成型及控制工程、測控技術與儀器、熱能與動力工程、生物醫學工程及農業電氣化與自動化等專業的教材，亦可供相關工程技術人員參考。
自動控制技術已廠泛應用于制造業、農業、交通、航空、航天等眾多產業部門，極大地提高了社會勞動生產率，改善了人們的勞動條件，豐富和提高了人民的生活水平。在今天的社會生活中，自動化裝置無所不在，為人類文明進步做出了重要貢獻：20世紀90年代，實現了萬米深海探測；通信和金融業已接近全面自動化；哈勃太空望遠鏡為研究宇宙提供了前所未有的機會；2004年美國研制的勇氣號和機遇號火星探測器完成了火星表面的實地探測。
在控制技術需求推動下，控制理論本身也取得了顯著進步。從線性近似到非線性系統的研究，都取得了新的成就。借助微分幾何的固有非線性框架來研究非線性系統的控制，已成為目前重要的研究方向之一；離散事件動態系統理論的形成，擴展了對離散系統的描述和分析能力；分布參數系統的研究又有了新的突破；不確定性H∞控制及系統對外擾的魯棒性分析和設計已擴展到無窮維空間。實踐證明，系統或參數識別技術對加工隨機信息具有不可替代的應用價值。自適應、自校正、自修復、自組織系統的研究和應用又有了新的發展。
為了進一步適應高等院校各有關專業對控制技術和理論的需求，我們對2003年出版的《自動控制原理簡明教程》進行了修訂，增補了控制系統的狀態空間分析法，以利于面向21世紀的高新技術；突出了書中例題和習題的工程背景，強化控制理論與控制工程學科的實踐性，以利于培養學生理論聯系實際的科學觀點，提高學生綜合分析問題和解決問題的能力；此外，本版還發展和完善了計算機輔助分析與設計的內容，在各章中系統地給出了應用MATLAB軟件技術進行控制系統建模，時域、復域和頻域分析，前饋校正設計，離散系統與非線性系統分析，以及現代控制理論中的可控性、可觀測性和穩定性的判別。
毫無疑問，控制理論與科學是一個充滿新奇和挑戰的領域。一種重要而又有成效的學習方法是對前人已經得到的結果和方法重新發現和創新，以獲取創造性沖動。因此，在學習本書時，需要與胡壽松主編的《自動控制原理習題解析》（2007年，科學出版社）以及《自動控制原理題海大全》（科學出版社，2008年）配套使用，從而使讀者開闊眼界，擴大專業知識領域。
本書由胡壽松教授主編，參與編撰工作的還有吳慶憲教授、李言俊教授和陶洪峰博士。在本書編著過程中，得到了薛安克、龐全、姜周曙、文成林、張剛、田建艷、夏良正、費樹岷、戴先中、王執銓、胡維禮、吳曉蓓、楊慧中、李小平、方華京、關新平、張天平、何亞群、劉亞、張軍峰、鄧志良、張敏、張紹杰、王鳳如、王從慶、丁勇和馮江等的支持和協助，在此深致謝忱。
胡壽松，1937年生于南京，1960年畢業于北京航空航天大學自動控制系，長期致力于控制理論與應用的研究和教學，現任南京航空航天大學教授、博士生導師、國家級教學名師。近年來，主持國家自然科學基金項目5項，省那級科研項目8項，發表論文200余篇；自1961年起一直擔任“自動控制原理”課程主講，該課程被評為“2003年國家級精品課程”，1980年起先后主講“現代控制理論”、“最優控制理論”等8門本科及研究生課程；出版《自動控制原理》、《自動控制原理簡明教程》、《最優控制理論與系統》等教材、專著與譯著15部，教學軟件《自動控制原理電子版1.0》1套。曾獲國家級教學成果獎5項，全國高等學校優秀教材獎1項，省部級教學成果獎、優秀教材獎、科技進步獎等5項；2003年獲首屆國家級教學名師獎。
前言
第一章 控制系統導論
1—1 自動控制的基本原理
1—2 自動控制系統示例
1—3 自動控制系統的分類
1—4 自動控制系統的基本要求
1—5 自動控制系統的分析與設計工具
習題
第二章 控制系統的數學模型
2—1 傅里葉變換與拉普拉斯變換
2—2 控制系統的時域數學模型
2—3 控制系統的復數域數學模型
2—4 控制系統的結構圖與信號流圖
2—5 控制系統建模的MATLAB方法
習題
第三章 線性系統的時域分析法
3—1 系統的時域性能指標
3—2 一階系統的時域分析
3—3 二階系統的時域分析
3—4 高階系統的時域分析
3—5 線性系統的穩定性分析
3—6 線性系統的穩態誤差計算
3—7 線性系統時域分析的MATLAB方法
習題
第四章 線性系統的根軌跡法
4—1 根軌跡法的基本概念
4—2 常規根軌跡的繪制法則
4—3 廣義根軌跡
4—4 系統性能的分析
4—5 線性系統根軌跡分析的MATLAB方法
習題
第五章 線性系統的頻域分析法
5—1 頻率特性
5—2 典型環節與開環系統頻率特性
5—3 頻域穩定判據
5—4 頻域穩定裕度
5—5 閉環系統的頻域性能指標
5—6 線性系統頻域分析的MATLAB方法
習題
第六章 線性系統的校正方法
6—1 系統的設計與校正問題
6—2 常用校正裝置及其特性
6—3 串聯校正
6—4 前饋校正
6—5 線性系統校正的MATLAB方法
習題
第七章 線性離散系統的分析
7—1 離散系統的基本概念
7—2 信號的采樣與保持
7—3 z變換理論
7—4 離散系統的數學模型
7—5 離散系統的穩定性與穩態誤差
7—6 離散系統的動態性能分析
7—7 線性離散系統分析的MATLAB方法
習題
第八章 非線性控制系統分析
8—1 非線性控制系統概述
8—2 常見非線性特性及其對系統運動的影響
8—3 描述函數法
8—4 非線性系統分析的MATLAB方法
習題
第九章 線性系統的狀態空間分析與綜合
9—1 線性系統的狀態空間描述
9—2 線性系統的可控性與可觀測性
9—3 線性定常系統的反饋結構及狀態觀測器
9—4 李雅普諾夫穩定性分析
9—5 狀態空間分析的MATLAB方法
習題
參考文獻
（1）穩定性
穩定性是保證控制系統正常工作的先決條件。一個穩定的控制系統，其被控量偏離期望值的初始偏差應隨時間的增長逐漸減小并趨于零。具體來說，對于穩定的恒值控制系統，被控量因擾動而偏離期望值后，經過一個過渡過程時間，被控量應恢復到原來的期望值狀態；對于穩定的隨動系統，被控量應能始終跟蹤輸入量的變化。反之，不穩定的控制系統，其被控量偏離期望值的初始偏差將隨時間的增長而發散，因此，不穩定的控制系統無法實現預定的控制任務。
線性自動控制系統的穩定性是由系統結構所決定的，與外界因素無關。這是因為控制系統中一般含有儲能元件或慣性元件，如繞組的電感、電樞轉動慣量、電爐熱容量、物體質量等，儲能元件的能量不可能突變，因此，當系統受到擾動或有輸入量時，控制過程不會立即完成，而是有一定的延緩，這就使得被控量恢復到期望值或跟蹤輸入量有一個時間過程，稱為過渡過程。例如，在反饋控制系統中，由于被控對象的慣性，會使控制動作不能瞬時糾正被控量的偏差；控制裝置的慣性則會使偏差信號不能及時完全轉化為控制動作。這樣，在控制過程中，當被控量已經回到期望值而使偏差為零時，執行機構本應立即停止工作，但由于控制裝置的慣性，控制動作仍繼續向原來方向進行，致使被控量超過期望值又產生符號相反的偏差，導致執行機構向相反方向動作，以減小這個新的偏差；另一方面，當控制動作已經到位時，又由于被控對象的慣性，偏差并未減小為零，因而執行機構繼續向原來方向運動，使被控量又產生符號相反的偏差；如此反復進行，致使被控量在期望值附近來回擺動，過渡過程呈現振蕩形式。如果這個振蕩過程是逐漸減弱的，系統最后可以達到平衡狀態，控制目的得以實現，我們稱為穩定系統；反之，如果振蕩過程逐步增強，系統被控量將失控，則稱為不穩定系統。
（2）快速性
為了很好完成控制任務，控制系統僅僅滿足穩定性要求是不夠的，還必須對其過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態性能。例如，對于穩定的高射炮射角隨動系統，雖然炮身最終能跟蹤目標，但如果目標變動迅速，而炮身跟蹤目標所需過渡過程時間過長，就不可能擊中目標。又如，函數記錄儀記錄輸入電壓時，如果記錄筆移動很慢或擺動幅度過大，不僅使記錄曲線失真，而且還會損壞記錄筆，或使電器元件承受過電壓。因此，對控制系統過渡過程的時間（即快速性）和最大振蕩幅度（即超調量）一般都有具體要求。
（3）準確性
理想情況下，當過渡過程結束后，被控量達到的穩態值（即平衡狀態）應與期望值一致。但實際上，由于系統結構，外作用形式以及摩擦、間隙等非線性因素的影響，被控量的穩態值與期望值之間會有誤差存在，稱為穩態誤差。穩態誤差是衡量控制系統控制精度的重要標志，在技術指標中一般都有具體要求。
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