第3版前言

《自動(dòng)控制原理》是自動(dòng)化學(xué)科的重要理論基礎(chǔ)課程，是專門研究有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中基本概念、基本原理和基本方法的一門課程，也是高等學(xué)校自動(dòng)化類專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)理論課程。學(xué)好自動(dòng)控制理論，對(duì)掌握自動(dòng)化技術(shù)有著重要作用。

2004年7月，初版教材出版發(fā)行，是為適應(yīng)自動(dòng)化學(xué)科的發(fā)展，擴(kuò)寬專業(yè)面、優(yōu)化整體教學(xué)體系的教學(xué)改革形勢(shì)，按照“理論講透，重在應(yīng)用”的原則，總結(jié)了作者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和課程教學(xué)改革的成果，參考了國(guó)內(nèi)外控制理論及應(yīng)用發(fā)展的方向，經(jīng)反復(fù)討論編寫而成。2009年1月，第2版出版發(fā)行，并入選普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，至今已重印多次。幾年來(lái)，控制理論的教學(xué)在高等院校有了較大的發(fā)展，許多選用本教材的院校提出了一些寶貴的建議，為此，我們進(jìn)行了第3版修訂。

第3版教材仍分8章及3個(gè)附錄。主要內(nèi)容分為4大部分：第一部分包括基本概念，線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，時(shí)域響應(yīng)分析，根軌跡分析，頻域特性分析，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正，這些內(nèi)容屬于線性定常連續(xù)控制系統(tǒng)問(wèn)題，闡明了自動(dòng)控制的3個(gè)基本問(wèn)題，即模型、分析和控制。第二部分闡述非線性系統(tǒng)的基本理論和分析方法，包括相平面法和描述函數(shù)法，目的是為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下一定基礎(chǔ)。第三部分有意加強(qiáng)了作為數(shù)字控制理論基礎(chǔ)的采樣控制系統(tǒng)的討論，重點(diǎn)介紹了采樣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)定性分析與采樣系統(tǒng)的校正。第四部分為MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的輔助分析和設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代化的分析與設(shè)計(jì)能力，適應(yīng)21世紀(jì)教學(xué)現(xiàn)代化的發(fā)展要求。包括MATLAB與Simulink應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)和該軟件支持下的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)，設(shè)置于附錄A及各章的最后一節(jié)中。

與前兩版相比，第3版的內(nèi)容保留了第2版增補(bǔ)的內(nèi)容并進(jìn)行了優(yōu)化：線性常微分方程求解，傳遞函數(shù)零點(diǎn)和極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)輸出的影響，方框圖利用梅森公式求傳遞函數(shù)，實(shí)驗(yàn)方法建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；二階系統(tǒng)的過(guò)阻尼動(dòng)態(tài)分析，單位斜坡響應(yīng)及非零初始條件下的輸出響應(yīng)分析，高階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析；根軌跡與系統(tǒng)性能、閉環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)與開(kāi)環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)之間的關(guān)系，多變量根軌跡、零極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響，利用根軌跡分析系統(tǒng)性能；頻率特性的圖形、利用頻率特性分析系統(tǒng)品質(zhì)、MATLAB頻域特性分析，頻率法串聯(lián)校正、復(fù)合校正實(shí)例；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的MATLAB實(shí)現(xiàn)；非線性系統(tǒng)相平面圖的解析繪制、由相軌跡求取時(shí)間、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及非線性系統(tǒng)的簡(jiǎn)化；采樣過(guò)程的數(shù)學(xué)描述、采樣周期的選擇等。

第3版修訂的重點(diǎn)是習(xí)題和例題部分。強(qiáng)化了一般習(xí)題，增加了典型題詳解和考研試題。所有章中的習(xí)題均改為A典型題詳解、B考研試題和C習(xí)題，分章節(jié)詳細(xì)給出。此外，在第3版修訂中，對(duì)第2版中存在的不適之處進(jìn)行了改正或優(yōu)化。

第3版教材是面向應(yīng)用型大學(xué)人才培養(yǎng)需要的一本教材，適用對(duì)象為工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)的本科學(xué)生，也可供電氣信息類其他專業(yè)的研究生以及工程技術(shù)人員使用。在編寫過(guò)程中，作者充分注意到以下幾點(diǎn)：

（1）注重體系的基本結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)控制理論的基本概念、基本原理和基本方法，內(nèi)容精煉，重點(diǎn)突出，不以細(xì)節(jié)為主。

（2）以學(xué)生為本，加強(qiáng)能力培養(yǎng)，遵照認(rèn)識(shí)規(guī)律，內(nèi)容敘述力求深入淺出、層次分明；注意理論的完整性與工程實(shí)用性相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

（3）引入了MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的輔助分析和設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代化的分析與設(shè)計(jì)能力，適應(yīng)21世紀(jì)教學(xué)現(xiàn)代化的發(fā)展要求。

（4）為了便于不同層次的學(xué)生和讀者自學(xué)，各章都附有較豐富的有難度層次的典型例題和習(xí)題及習(xí)題詳解，特別是為滿足考研學(xué)生的需要，增加了考研試題。

（5）為了拓寬學(xué)生的知識(shí)面，滿足學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)及激發(fā)學(xué)生求知興趣，我們?cè)陔娮诱n件中選入了一些來(lái)源于實(shí)際控制工程的案例，便于學(xué)生理解和消化控制知識(shí)。

（6）給出本書主要專業(yè)術(shù)語(yǔ)的英語(yǔ)對(duì)照，以方便學(xué)生閱讀相關(guān)的英文文獻(xiàn)。

本書適用于64～80學(xué)時(shí)課內(nèi)教學(xué)。本書由劉文定和謝克明主編。參加編寫的有：謝克明（前言、第1章、附錄A、B、C），謝剛（第2、3章），續(xù)欣瑩（第4章），劉文定（第5、6、7章），劉洪錦（第8章）。全書由劉文定和謝克明統(tǒng)稿。

借此衷心感謝本書的主審李友善教授和責(zé)任編輯凌毅女士，同時(shí)對(duì)在本書編寫過(guò)程中給予幫助的各位人員表示誠(chéng)摯的謝意。

本書提供配套的電子課件，可登錄電子工業(yè)出版社的華信教育資源網(wǎng)：www.hxedu.com.cn，注冊(cè)后免費(fèi)下載。

由于筆者水平有限，書中錯(cuò)誤和不妥之處難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

劉文定 謝克明

2013年1月