本書是突出工程理念、依托系統設計的實踐類教材，強調控制理論的基本概念、基本原理和基本方法，注重對物理系統的建模和按實際系統的性能要求進行系統設計，體現“做中學”的工程教育理念。本書由兩大部分組成，第一部分介紹自動控制原理的傳統實驗、模擬仿真和數字仿真實驗，第二部分介紹常見系統設計典型案例。
劉洪錦，男，長期從事本科自動化專業《自動控制原理》、《現代控制理論》、《線性系統理論》等課程的教學工作，發表論文多篇。
第1章 控制系統的數學模型
1.1 控制系統的數學模型
1.2 控制系統數學模型之間的變換
1.3 控制系統數學模型的組合連接
思考題
第2章 時域響應法
2.1 控制系統時域響應概述
2.2 控制系統時域響應的MATLAB實現
2.2.1 用MATLAB函數進行暫態響應分析
2.2.2 用MATLAB函數進行線性系統穩定性分析
2.2.3 系統動態特性分析
2.3 控制系統時域響應性能分析(傳統實驗)
2.3.1 典型環節
2.3.2 典型二階系統
2.3.3 典型三階系統 第1章 控制系統的數學模型
1.1 控制系統的數學模型
1.2 控制系統數學模型之間的變換
1.3 控制系統數學模型的組合連接
思考題
第2章 時域響應法
2.1 控制系統時域響應概述
2.2 控制系統時域響應的MATLAB實現
2.2.1 用MATLAB函數進行暫態響應分析
2.2.2 用MATLAB函數進行線性系統穩定性分析
2.2.3 系統動態特性分析
2.3 控制系統時域響應性能分析(傳統實驗)
2.3.1 典型環節
2.3.2 典型二階系統
2.3.3 典型三階系統
2.4 控制系統時域響應的數字仿真
思考題
第3章 根軌跡法
3.1 根軌跡的概念及其繪制方法
3.1.1 根軌跡的概念
3.1.2 繪制系統根軌跡的基本法則
3.1.3 控制系統的根軌跡分析
3.2 根軌跡繪制舉例
3.3 采用MATLAB繪制根軌跡
思考題
第4章 頻率特性法
4.1 頻率特性及其表示
4.1.1 頻率特性概念
4.1.2 開環頻率特性
4.1.3 頻率分析法
4.1.4 開環對數幅頻的三頻段
4.2 典型環節的頻率特性
4.3 開環頻率特性的繪制
4.3.1 開環幅相頻率特性的繪制(極坐標圖)
4.3.2 開環對數頻率特性(伯德圖)
4.4 最小相位系統與非最小相位系統
4.4.1 最小相位系統定義
4.4.2 最小相位系統的特征
4.4.3 非最小相位系統的頻率特性
4.5 基于 MATLAB的頻域特性分析
思考題
第5章 控制系統的設計與校正
5.1 校正概念及常用校正裝置
5.1.1 校正的基本概念
5.1.2 常用校正裝置
5.2 常用校正方法
5.2.1 頻率法校正
5.2.2 根軌跡法校正
5.3 控制系統校正實驗（傳統實驗）
5.3.1 實驗目的、內容及步驟
5.3.2 實驗過程分析
5.4 基于MATLAB控制系統設計舉例
思考題
第6章 非線性和采樣系統設計
6.1 非線性系統及數學模型
6.1.1 常用方法
6.1.2 典型非線性環節及數學模型
6.2 非線性控制系統的建模及設計（傳統實驗）
6.2.1 典型非線性特性的模擬電路
6.2.2 實例考察
6.2.3 實驗要求
6.3 基于MATALB的非線性控制系統設計
6.4 采樣控制系統分析
6.4.1 基本概念
6.4.2 數學模型
6.4.3 差分方程求解
6.4.4 脈沖傳遞函數（z傳遞函數）
6.5 基于MATLAB的采樣控制系統設計
6.5.1 連續系統的離散化
6.5.2 求離散系統的響應
思考題
第7章 狀態變量控制系統
7.1 線性定常系統狀態方程及其解
7.1.1 基本概念
7.1.2 MATLAB的應用
7.1.3 實驗要求
7.2 能控性和能觀性的判別
7.2.1 基本原理
7.2.2 MATLAB在能控能觀性等方面的應用
7.2.3 實驗要求
7.3 穩定性
7.3.1 基本概念
7.3.2 MATLAB在李雅普諾夫穩定性上的應用
7.3.3 實驗要求
7.4 極點配置和狀態觀測器
7.4.1 基本要點
7.4.2 MATLAB在極點配置和狀態觀測器設計方面的應用
7.4.3 實驗要求
思考題
第8章 控制系統典型案例
8.1 位置隨動系統
8.1.1 系統組成及工作原理
8.1.2 數學模型
8.1.3 控制系統設計
8.2 水箱液位控制系統
8.2.1 單容水箱液位控制系統
8.2.2 雙容水箱液位控制系統
8.3 運動控制系統設計
8.3.1 單閉環直流調速系統設計
8.3.2 雙閉環直流調速系統設計
第9章 復雜控制典型案例
9.1 倒立擺控制系統
9.1.1 數學模型的建立
9.1.2 倒立擺PID控制
9.1.3 倒立擺LQR控制
9.2 三自由度直升機
9.2.1 數學模型的建立
9.2.2 控制器設計
9.2.3 仿真實驗
9.3 四旋翼飛行器
9.3.1 模型的力學分析
9.3.2 PID控制器設計
9.3.3 線性二次最優控制器設計
附錄A MATLAB基礎
A.1 MATLAB基礎
A.2 Simulink基礎
A.3 計算機仿真基礎
附錄B 傳統實驗裝置功能介紹
B.1 實驗裝置概述
B.2 安裝指南及系統要求
B.3 功能使用說明
參考文獻
“自動控制理論”是自動化學科的重要理論基礎，是專門研究有關自動控制系統中基本概念、基本原理、基本方法的一門核心基礎課程。“自動控制理論實踐”是建立在“自動控制理論”基礎上的實踐類課程，是面向工程的研究自動控制共同規律的技術科學。學好“自動控制理論實踐”，對掌握自動化技術有著十分重要的作用。
本書作為實踐類教材，是依照工程理念，在強調基本概念、基本原理和基本方法的基礎上，突出系統設計的實踐教學用教材。本書采用工程數學的控制工程方法，強調對物理系統的建模，并按實際系統的性能要求進行控制系統設計。特別依托以軟件MATLAB和實物如倒立擺、過程控制對象和系統、運動控制系統和自動控制系統等資源的系列實踐項目，形成實踐與理論知識的有機結合。本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《自動控制原理（第3版）》（劉文定、謝克明主編，ISBN 978-7-121-19434-4）和《現代控制理論（第2版）》（王宏華主編，ISBN 978-7-121-19449-8）的配套實踐教材。
本書的編寫團隊多年來致力于“能力培養”等方面的研究，曾承擔多項國家級和省市級教學改革項目。2011年天津市教委資助《自動化課程群建設》研究項目、天津理工大學自動化專業2011年獲批國家級“卓越工程師計劃”項目及2013年獲批教育部“本科教學工程”本科專業綜合改革試點項目，已成為教學團隊建設、品牌專業建設的階段性成果。經過多年建設和實踐，“基本概念、基本原理和基本方法”（簡稱“三基”）課程實踐教學內容的特色已經形成，相關課件及實踐講義已使用多年。特別將CDIO思想(工程教育理念)引入教材內容編寫中，通過實踐項目內容實現，提高學生對控制理論內容的掌握，促進學生能力的提高。“三基”內容與典型控制系統項目的結合恢復了由“工程”到“理論”的過程，體現“做中學”的教育理念。本書將仿真分析與課程內容相結合，突出實現了由“驗證仿真”到“實驗—分析—結論”的轉變。
本書由兩大部分組成，第一部分為基礎實踐項目，第二部分為系統設計典型案例。第一部分介紹自動控制原理的傳統實驗、模擬仿真和數字仿真實驗，第二部分介紹常見系統設計典型案例。本書有兩個附錄，附錄A介紹Simulink應用、常用仿真方法，附錄B介紹本書用到的求是公司傳統實驗裝置運行環境。
本書可作為高等院校自動化類專業“自動控制原理”、“現代控制理論”和“控制系統設計與實踐”的實踐教程，分別對應實踐環節學時數8學時、6學時和16學時。也可供從事控制工程工作的技術人員參考，為解決工程實際問題提供了訓練素材和可操作設計方案。
本書由劉洪錦主編、高強副主編。參加編寫的有劉洪錦（前言、2.1節、4.1節、5.1節、第6章、附錄B）、賈超（第1章、第2章其余章節、8.2節、附錄A）、李俊芳（第3章、第4章其余章節、第5章其余章節）、谷海青（第7章、第8章、9.2.3節、9.3.3節）、高強（第9章其余章節）。
本書提供MATLAB仿真程序，讀者可登錄華信教育資源網：www.hxedu.com.cn，注冊后免費下載；或通過郵件與作者聯系索取，E-mail:liu200718@126.com。
本書的編寫獲得了2013年教育部“本科教學工程”本科專業綜合改革試點項目（教高司函〔2013〕56號）、2011年天津市教委《自動化課程群建設》研究項目、2012年天津理工大學教材建設基金項目的資助。在本書編寫過程中，天津理工大學自動化學院的相關老師作為本書的第一批讀者提出了許多寶貴意見，另有部分研究生對書稿錄入和編輯給予了很大幫助，謹在此表示真誠的感謝！?
由于作者水平有限，書中肯定存在不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。
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