本书系统地介绍了自动控制的基本理论、工程分析和设计的方法，内容涵盖了经典控制理论和现代控制理论的内容。本书共分为! 章，主要包括自动控制的概述、控制系统的数学模型、线性控制系统的时域分析、根轨迹分析法、频率特性分析法、状态空间分析设计方法、离散控制系统、非线性系统分析等内容。本书包含各章部分例题的仿真程序和其他类型的丰富的数字化资源，通过扫描二维码，可实现在线学习。

本书注重塑造读者的工程应用思维，将控制理论与工程实践相结合，采用塔吊系统作为工程实例，将其控制问题贯穿到每一章中。全书着力构建课程思政的育人格局，在每章开头引入与本章知识点相关的名言警句，具有点题与发人深思的意义；每章结尾处通过二维码数字化资源引入与本章知识点密切关联的科学家生平介绍，同时回顾相关控制学科技术的发展历程，达到激发和塑造读者科学智慧与人文精神的目的。

本书既可以作为高校“自动控制原理”和“控制工程基础”课程的教材，也可供控制工程相关方向的研究人员及工程师参考。

前辅文
第1章　自动控制的概述
  1.1　自动控制系统
  1.2　自动控制的基本方式
  1.3　控制系统的性能评估
  1.4　本书梗概
  1.5　习题
第2章　控制系统的数学模型
  2.1　常微分方程模型
   2.1.1　机械动力系统
   2.1.2　电气网络系统
   2.1.3　流体液位控制系统
  2.2　传递函数
   2.2.1　传递函数的定义与性质
   2.2.2　典型环节及其传递函数
   2.2.3　方块图
   2.2.4　信号流图
  2.3　状态空间模型
   2.3.1　状态空间表达式
   2.3.2　模型间的互相转化
  2.4　控制系统实例——塔吊模型
  2.5　本章小结
  2.6　习题
第3章　线性控制系统的时域分析
  3.1　典型输入信号与系统响应
   3.1.1　典型输入信号
   3.1.2　系统响应的性能指标
  3.2　典型控制系统时域分析
   3.2.1　一阶系统响应
   3.2.2　二阶系统响应
   3.2.3　高阶系统的动态响应
  3.3　控制系统的稳定性及其判据
   3.3.1　稳定性的概念
   3.3.2　劳斯稳定判据
   3.3.3　劳斯稳定判据的应用
  3.4　控制系统的稳态误差分析
   3.4.1　给定稳态误差的计算
   3.4.2　扰动稳态误差计算
  3.5　常规控制规律对系统控制质量的影响
   3.5.1　比例控制
   3.5.2　比例微分控制
   3.5.3　比例积分控制
  3.6　状态方程的求解与响应分析
   3.6.1　零输入响应
   3.6.2　零状态响应
   3.6.3　系统的总响应
  3.7　本章小结
  3.8　习题
第4章　根轨迹分析法
  4.1　反馈系统的根轨迹
  4.2　根轨迹的特性及绘制法则
   4.2.1　模值条件与相角条件
   4.2.2　根轨迹绘制法则
  4.3　广义根轨迹
   4.3.1　参数根轨迹
   4.3.2　零度根轨迹
  4.4　利用根轨迹分析系统性能
   4.4.1　利用根轨迹计算系统性能指标
   4.4.2　利用根轨迹确定系统参数
   4.4.3　利用根轨迹进行系统分析的基本原则
  4.5　利用根轨迹法进行控制系统校正
   4.5.1　使用超前校正的设计
   4.5.2　使用滞后校正的设计
  4.6　控制系统实例——塔吊模型
  4.7　本章小结
  4.8　习题
第5章　频率特性分析法
  5.1　系统的频率特性
   5.1.1　频率特性函数
   5.1.2　关于频率特性函数的几点说明
  5.2　典型环节频率特性的图解表示方法
   5.2.1　极坐标图与Bode图
   5.2.2　典型环节的频率特性曲线
   5.2.3　极坐标图与Bode图的绘制方法
  5.3　奈奎斯特（Nyquist）稳定判据
   5.3.1　幅角原理
   5.3.2　闭环传递函数的分母多项式
   5.3.3　奈奎斯特稳定判据
   5.3.4　D形围线穿过F(s)奇点的情况
   5.3.5　奈奎斯特稳定判据的本质
  5.4　稳定裕度
  5.5　系统带宽
  5.6　利用频率特性进行控制系统校正
   5.6.1　串联超前校正
   5.6.2　串联滞后校正
   5.6.3　串联滞后-超前校正
  5.7　本章小结
  5.8　习题
第6章　状态空间分析设计方法
  6.1　线性定常系统的能控性与能观性
   6.1.1　能控性的定义
   6.1.2　能控性判据
   6.1.3　能观性的定义
   6.1.4　能观性判据
   6.1.5　对偶原理
   6.1.6　单输入-单输出系统的能控规范型和能观规范型
   6.1.7　结构分解
  6.2　线性系统的状态反馈与极点配置
   6.2.1　状态反馈与输出反馈
   6.2.2　状态反馈极点配置
   6.2.3　输出反馈极点配置
  6.3　状态观测器的设计
   6.3.1　全维状态观测器
   6.3.2　降维状态观测器
   6.3.3　具有观测器的状态反馈控制系统
  6.4　控制系统实例——塔吊模型
  6.5　本章小结
  6.6　习题
第7章　离散控制系统
  7.1　信号的采样与复现
   7.1.1　采样
   7.1.2　复现
  7.2　z变换
   7.2.1　z变换定义
   7.2.2　z变换的性质
   7.2.3　z反变换
  7.3　线性离散系统的数学描述
   7.3.1　差分方程
   7.3.2　脉冲传递函数
  7.4　离散控制系统的稳定性
   7.4.1　特征根判定法
   7.4.2　劳斯判据
   7.4.3　奈氏判据
   7.4.4　朱利判据
  7.5　离散控制系统的性能分析
   7.5.1　离散控制系统的动态性能分析
   7.5.2　离散控制系统的稳态性能分析
  7.6　数字控制器设计
   7.6.1　模拟化设计方法
   7.6.2　数字化设计方法
  7.7　本章小结
  7.8　习题
第8章　非线性系统分析
  8.1　非线性系统概述
   8.1.1　常见的非线性因素
   8.1.2　非线性系统的运动规律特点
   8.1.3　研究非线性系统的必要性
  8.2　非线性系统的线性化分析
   8.2.1　反馈线性化
   8.2.2　近似线性化
  8.3　非线性系统的经典工程分析方法
   8.3.1　相平面法
   8.3.2　描述函数法
  8.4　李雅普诺夫稳定性分析
   8.4.1　李雅普诺夫稳定性的基本概念
   8.4.2　李雅普诺夫直接法
   8.4.3　李雅普诺夫间接法
  8.5　本章小结
  8.6　习题
附录A　拉普拉斯变换
  A.1　定义
  A.2　性质
  A.3　拉普拉斯反变换
附录B　傅里叶级数和变换
  B.1　傅里叶级数
  B.2　傅里叶变换
  B.3　性质
附录C　z变换
  C.1　z变换的定义
  C.2　z变换的性质
  C.3　z反变换
附录D　控制系统的MATLAB仿真分析
  D.1　基于MATLAB的传递函数模型
   D.1.1　传递函数模型
   D.1.2　串联连接结构
   D.1.3　并联连接结构
   D.1.4　反馈系统结构的化简
  D.2　基于MATLAB的系统时域分析与设计
   D.2.1　基于MATLAB的时域响应
   D.2.2　基于MATLAB的时域响应性能分析
  D.3　基于MATLAB的系统根轨迹分析
   D.3.1　绘制根轨迹
   D.3.2　找到根轨迹上的定位点
  D.4　基于MATLAB的系统频域分析
   D.4.1　绘制系统的Nyquist曲线
   D.4.2　绘制系统的Bode图
   D.4.3　获取幅值裕度和相位裕度
  D.5　基于MATLAB的系统状态空间分析与设计
   D.5.1　状态空间模型表示
   D.5.2　稳定性、能控性、能观性分析
   D.5.3　系统极点配置
  D.6　基于MATLAB的离散系统分析与设计
   D.6.1　z变换及其反变换函数
   D.6.2　离散系统传递函数模型
  D.7　基于MATLAB的非线性系统分析
参考文献