本书为学生、研究者和工业实践者提供了可供选择的主题，他们希望学习具有操作约束的PID控制系统的设计和实现。这本书由三部分组成。第一部分介绍了PID控制系统的结构、经典的整定规则和基于模型的设计方法。第二部分介绍了作者的先进设计、分析和实现材料，包括基于频域的设计、带运算约束和量化误差的实现、增益调度PID控制、串级PID控制、前馈PID控制等，PID控制的自动整定。在所有的高级设计材料中也会强调处理操作限制。第3部分说明了应用程序的设计和实现过程，包括板上球、无人机（四旋翼机控制、固定翼飞机控制）。

Professor Liuping Wang, who is an electrical engineer by training, gained substantial process control experience by working in the Chemical Engineering Department, University of Toronto, Canada.

前言 PID控制系统是经典控制系统和现代控制系统的基本组成部分。从化工过程控制、机械过程控制、机电过程控制、航空飞行器控制到电气传动控制和功率变换器控制，PID控制已广泛应用于大多数工业场景中。对于控制工程师来说，理解这些控制系统并具备设计和实现它们的能力至关重要。 PID控制器能够持续应用有以下几个关键原因。 (1) 设计和分析简单。控制系统中有3个参数需要选择，工程师很容易理解和调整这些参数。 (2) 实现简单。虽然PID控制系统在连续时间内进行设计和分析，但只在离散时间实施，并对控制信号施加限值。 (3) 电气、机械、航空航天、土木工程等领域的大多数物理系统都可以分解为一阶或二阶系统的组成部分。对于这些一阶和二阶系统，PID控制器以其设计和实现简单而自然成为候选控制器。在化工过程控制中，通常采用一阶延迟模型（delay model）来近似表示复杂系统，并采用PID控制器对其进行控制。 本书适用于各领域希望学习PID控制系统的设计、实施、自整定的学生、教师、工程师。本书从PID控制系统的基础知识开始(见第1章)，介绍各种PID控制结构和PID控制器整定规则。第2章介绍闭环稳定性和性能分析的必要工具，并解释了灵敏度函数在扰动抑制、给定值跟踪和测量噪声衰减方面的作用。第3章介绍PID控制器和谐振控制器的极点配置设计方法，这些控制器可以跟踪正弦给定信号并抑制正弦扰动； 同时介绍前馈补偿，给出大量分析实例和两个MATLAB教程来说明设计细节。第4章讨论如何实时实现PID控制器，包括离散化、积分器饱和问题、抗饱和机制和其他实现问题； 给出一种基于MAT...