全書分為五個(gè)情境，共20個(gè)任務(wù)。其中前三個(gè)情境為并列關(guān)系，這三個(gè)情境都按照建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型—分析系統(tǒng)穩(wěn)定性—分析控制系統(tǒng)精度—分析控制系統(tǒng)暫態(tài)性能指標(biāo)—改善系統(tǒng)性能這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行。后兩個(gè)情境也為并列關(guān)系，加深了難度，同時(shí)也是前三個(gè)情境的深化，其按照分析原系統(tǒng)性能—比較給定性能指標(biāo)要求—重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)—求取新系統(tǒng)參數(shù)—驗(yàn)證新系統(tǒng)是否滿足期望性能指標(biāo)要求這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置。本書精選了近幾十年來經(jīng)典的控制理論叢書作為理論參考，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代教育法，采用項(xiàng)目教學(xué)方式，將傳統(tǒng)經(jīng)典的課程以項(xiàng)目為載體進(jìn)行講解，力求達(dá)到理實(shí)一體、講練結(jié)合的功效。
本書可作為電氣類及信息類相關(guān)專業(yè)的本科教材，也可作為較深層次的控制理論課程的輔助用書。
適讀人群 ：電氣類及信息類相關(guān)專業(yè)師生
教育部 財(cái)政部職業(yè)院校教師素質(zhì)提高計(jì)劃成果系列叢書
教育部財(cái)政部職業(yè)院校教師素質(zhì)提高計(jì)劃職教師資培養(yǎng)資源開發(fā)項(xiàng)目
《職教師資本科自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)方案、核心課程和特色教材開發(fā)》專業(yè)職教師資培養(yǎng)資源開發(fā)（VTNE030）
自動(dòng)控制原理是自動(dòng)化學(xué)科的重要理論基礎(chǔ)，是專門研究有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本原理、基本方法和基本概念的一門課程，是高等學(xué)校自動(dòng)化類專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)理論課程，也適用于機(jī)械類、信息類等本科相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)。本書在研究本科階段學(xué)習(xí)特點(diǎn)的同時(shí)也研究了高職院校學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，深入淺出，注重 “做中學(xué)”的學(xué)習(xí)導(dǎo)向，所以本書在適合作為本科院校教學(xué)用書的同時(shí)也適用于高職高專院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)。
本書的編寫遵循以項(xiàng)目任務(wù)為載體，實(shí)踐為導(dǎo)向，按照“理論講透，重在應(yīng)用”的原則，對曾經(jīng)傳統(tǒng)的教學(xué)模式﹑教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了較大的精煉和修改。力求做到深入淺出，通俗易懂，注重實(shí)際概念的敘述，同時(shí)也引用實(shí)例，使理論與實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和解決問題的能力。
本書采用理實(shí)一體化的教學(xué)理念，突破了以往的理論與實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，使得教學(xué)環(huán)節(jié)相對集中。本書強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用，通過設(shè)定一定的教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)，讓師生雙方邊教、邊學(xué)、邊做，全程構(gòu)建素質(zhì)培養(yǎng)和技能培養(yǎng)框架，豐富課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高了教學(xué)質(zhì)量。在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，直觀和抽象交錯(cuò)出現(xiàn)，理論和實(shí)踐交替進(jìn)行，沒有固定的先實(shí)后理或先理后實(shí)，而是理中有實(shí)，實(shí)中有理。這樣的內(nèi)容安排可以更加突出學(xué)生的動(dòng)手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
本書在教學(xué)理論體系上按照控制系統(tǒng)的一般概念→數(shù)學(xué)模型→系統(tǒng)性能分析方法→控制系統(tǒng)的校正與綜合的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行安排，其中在性能分析方法上強(qiáng)調(diào)了時(shí)域分析法和頻域分析法，而去掉了根軌跡分析法。此種結(jié)構(gòu)主要是研究工程的近似計(jì)算和分析的方法，使教學(xué)思路更加清晰，同時(shí)使學(xué)生對該課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)可以更加容易理解和掌握。這是本書的一個(gè)基本特點(diǎn)。
MATLAB是一種面向工程和科學(xué)運(yùn)算的交互式計(jì)算軟件，將MATLAB用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的計(jì)算、分析、設(shè)計(jì)和仿真，具有良好的教學(xué)效果。本書將MATLAB作為一種基本工具引入教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，用于分析性能指標(biāo)和解決設(shè)計(jì)的問題，弱化了系統(tǒng)分析或設(shè)計(jì)中的理論推導(dǎo)計(jì)算，強(qiáng)化分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的方法研究，并有部分例題是應(yīng)用MATLAB來進(jìn)行控制系統(tǒng)的輔助分析、設(shè)計(jì)。這是本書的第二個(gè)特點(diǎn)。
為了強(qiáng)調(diào)理論知識的應(yīng)用，注重啟發(fā)學(xué)生拓展和創(chuàng)新的思維，加深學(xué)生對課程的理解，本書增加了自動(dòng)控制系統(tǒng)示例，其內(nèi)容充分體現(xiàn)了作者豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。這是本書的第三個(gè)特點(diǎn)。
為了結(jié)合實(shí)際以及增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，本書在整體的課程設(shè)計(jì)中加入了實(shí)驗(yàn)箱的運(yùn)用，將實(shí)例與實(shí)驗(yàn)箱相結(jié)合，使學(xué)生對控制系統(tǒng)有了更加深入的了解。這是本書的第四個(gè)特點(diǎn)。
全書分為五個(gè)情境，共20個(gè)任務(wù)。其中前三個(gè)情境為并列關(guān)系，這三個(gè)情境都按照建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型—分析系統(tǒng)穩(wěn)定性—分析控制系統(tǒng)精度—分析控制系統(tǒng)暫態(tài)性能指標(biāo)—改善系統(tǒng)性能這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行。后兩個(gè)情境也為并列關(guān)系，加深了難度，同時(shí)也是前三個(gè)情境的深化，其按照分析原系統(tǒng)性能—比較給定性能指標(biāo)要求—重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)—求取新系統(tǒng)參數(shù)—驗(yàn)證新系統(tǒng)是否滿足期望性能指標(biāo)要求這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置。
情境一以單容水箱液位控制系統(tǒng)為例，對其進(jìn)行性能分析，主要圍繞數(shù)學(xué)模型的建立，分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程、響應(yīng)速度快慢及控制系統(tǒng)的精度，以及影響系統(tǒng)性能的原因進(jìn)行介紹。
情境二針對簡單的直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，根據(jù)最簡單的控制目標(biāo)，由電樞電流控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，建立數(shù)學(xué)模型，分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程。
情境三以直線一級倒立擺為載體，對其進(jìn)行基于頻域方法的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。
以上這三個(gè)情境整體分析呈現(xiàn)一種并列關(guān)系，但是其程度由淺入深，即：單容水箱系統(tǒng)性能分析（一階系統(tǒng)）、電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能分析（二階系統(tǒng)）、基于頻域法的直線一級倒立擺性能分析（高階系統(tǒng)）。
情境四以三軸轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)為例，對其進(jìn)行了基于頻域法的校正與設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)中引入了調(diào)節(jié)器，以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和動(dòng)態(tài)性能。
情境五以精餾塔系統(tǒng)為載體，綜合以上四個(gè)情境學(xué)過的理論和實(shí)踐知識，對其提出性能指標(biāo)要求，按照性能指標(biāo)要求結(jié)合系統(tǒng)本身性能，利用頻域的方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器，讓系統(tǒng)性能達(dá)到指標(biāo)要求。
在每個(gè)情境后，都有與相應(yīng)情境匹配的習(xí)題，讓學(xué)生可以在課上和課后，對所學(xué)知識進(jìn)行鞏固。
本書的編者都是“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)的一線教師，具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，十分了解當(dāng)前學(xué)生的需求以及課程的發(fā)展歷程。本書是在整體教學(xué)講義的基礎(chǔ)上，廣泛參考了國內(nèi)外優(yōu)秀的教學(xué)內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu)，并且結(jié)合了編者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)而編寫的。
本書由吉林工程技術(shù)師范學(xué)院劉君義擔(dān)任主編，田佳、雷霞、方健擔(dān)任副主編，其中參加編寫的還有李煒、趙蕊、葉天遲、王彬、于靜、孫艷紅等。吉林工程技術(shù)師范學(xué)院電氣工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生田夢雪﹑馬春雨﹑孔祥茹﹑高月﹑劉澤禹等協(xié)助硬件調(diào)試以及軟件繪圖等工作，他們卓有成效的工作，使得本書更加貼合學(xué)生自身的情況，也更具有實(shí)用性。
鑒于編者能力有限，書中難免存在不足之處，懇請讀者原諒，并提出寶貴建議。
出版說明
前言
情境一基于時(shí)域法的單容水箱液位控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
——一階系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
任務(wù)一單容水箱液位控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
一、任務(wù)目標(biāo)
二、 任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)二對單容水箱系統(tǒng)控制性能的評價(jià)
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)三試驗(yàn)法分析單容水箱的性能
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)四MATLAB仿真分析法分析單容水箱系統(tǒng)的性能
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)五改善單容水箱系統(tǒng)的性能
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
習(xí)題
情境二基于時(shí)域法的簡單直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
——二階系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
任務(wù)一簡單直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)二簡單直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)箱模塊搭建及參數(shù)測定
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)三小型直流電機(jī)系統(tǒng)暫態(tài)性能分析
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)四直流電機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)五改進(jìn)性能的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制精度分析
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
六、結(jié)論
習(xí)題
情境三基于頻域法的倒立擺系統(tǒng)分析
任務(wù)一 倒立擺系統(tǒng)開環(huán)幅相頻率特性的繪制
一、 任務(wù)目標(biāo)
二、 任務(wù)描述
三、 相關(guān)知識點(diǎn)
四、 任務(wù)分析
五、 任務(wù)實(shí)施
任務(wù)二倒立擺系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性（伯德圖）的繪制
一、 任務(wù)目標(biāo)
二、 任務(wù)描述
三、 相關(guān)知識點(diǎn)
四、 任務(wù)分析
五、 任務(wù)實(shí)施
任務(wù)三應(yīng)用頻率法分析倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性
一、 任務(wù)目標(biāo)
二、 任務(wù)描述
三、 相關(guān)知識點(diǎn)
四、 任務(wù)分析
五、 任務(wù)實(shí)施
任務(wù)四頻率法中倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定裕量的計(jì)算
一、 任務(wù)目標(biāo)
二、 任務(wù)描述
三、 相關(guān)知識點(diǎn)
四、 任務(wù)分析
五、 任務(wù)實(shí)施
任務(wù)五應(yīng)用對數(shù)幅頻特性分析倒立擺系統(tǒng)的性能
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
習(xí)題
情境四基于頻域法的三軸轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的校正與設(shè)計(jì)
任務(wù)一應(yīng)用超前校正裝置改善三軸轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的性能
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)二應(yīng)用滯后校正裝置改善三軸轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的性能
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
任務(wù)三應(yīng)用滯后-超前校正裝置改善三軸轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的性能
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、相關(guān)知識點(diǎn)
四、任務(wù)分析
五、任務(wù)實(shí)施
習(xí)題
情境五精餾塔系統(tǒng)的綜合分析與設(shè)計(jì)
任務(wù)一精餾塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、任務(wù)分析
四、任務(wù)實(shí)施
五、結(jié)論
任務(wù)二精餾塔塔釜液位系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)
一、任務(wù)目標(biāo)
二、任務(wù)描述
三、任務(wù)分析
四、任務(wù)實(shí)施
五、結(jié)論
習(xí)題
附錄
附錄A本書使用的部分MATLAB指令
附錄B拉普拉斯變換對
參考文獻(xiàn)
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