“控制工程基础”主要介绍以工程为主要应用对象的经典（自动）控制理论的基础问题。经典控制理论主要研究单变量的反馈控制问题，所谓反馈控制指的是用检测误差来“自动”消除误差的闭环控制原理或装置。反馈（即闭环）控制原理在工程等领域得到广泛应用，在自然界和人类社会也有普遍意义。

反馈控制原理似可追溯到动物和原始人类捕猎时的本能，眼睛检测猎物—反馈到大脑—控制追捕的方向和速度。反馈控制原理的早期实践应用已很久远，在荷兰物理学家惠更斯1673年发明的风车离心调速器的基础上，英国发明家瓦特1788年发明的控制蒸汽机速度的飞球调节器是最著名的早期应用于工业过程的反馈控制装置。研究解决蒸汽机速度飞球调节器的稳定性问题，促使经典控制理论的诞生。

1868年英国科学家麦克斯韦发表“论调速器”的论文。文中应用数学模型和数学工具进行飞球调节器稳定性问题的探索，这可标志为自动控制理论的诞生。

无意识的反馈控制原理实际应用可追溯到公元前。1927年美国电气工程师布莱克在改进长途通讯用信号放大器时发明负反馈放大器，这是反馈控制从无意识应用到自觉应用的转折。

负反馈放大器稳定性问题的研究促进了控制理论的进一步发展。在研究解决负反馈放大器稳定性问题时，瑞典裔美国电气工程师奈奎斯特提出根据系统开环频率特性来确定闭环稳定性的简便分析方法，后人称之为奈奎斯特稳定判据； 频率特性的伯德图法也是伯德在研究解决负反馈放大器稳定性问题时产生的。

19世纪20年代初～40年代末，经典控制理论得到迅速发展。三十年间美国、苏联、德国等发表了一系列相关论文，产生了经典控制理论两大支柱的频率法和根轨迹法。在第二次世界大战期间，德国的空中优势和英国的防御地位，迫使美国、英国和西欧各国科学家集中精力解决防空火控系统（高射炮等）和飞机自动导航系统等军事技术问题，设计出各种自动调节装置，解决这些问题的需求刺激了经典控制理论的发展。20世纪40年代末,经典控制理论基本形成。

美国麻省理工学院出版社1943年出版了A.C.霍尔的著作《线性伺服机构的分析和综合》； 同年，德国R.奥尔登堡和H.赛多利斯的著作《动态自动调节》出版，马上就有了英俄译本。“二战”后由于战时出版禁令的解除，出现了系统阐述经典控制理论的著作，如1945年美国电信工程师L.A.麦科尔发表第一本关于经典控制理论的专著《伺服机构的基本理论》，1947年美国麻省理工学院的物理学家H.M.詹姆斯、电信工程师N.B.尼柯尔斯和数学家R.S.菲利普斯合著的《伺服机构理论》正式出版。

美国麻省理工学院、普渡大学、加州理工学院等大学，在“二战”中就已开始讲授伺服机构理论的课程。从20世纪40年代末开始，美国和西欧的一些大学工科专业的大学生和研究生普遍开设该课程，而在苏联的工业大学里则开设自动调节理论的课程。在美国，经典控制理论原称为伺服机构理论，在苏联和德国，则称为自动调节理论。

我国解放前交通大学张钟俊教授就已开设有关控制理论的课程，解放初清华大学钟士模教授也在有关课程中讲授控制理论。但控制理论正式开课是在1954年以后，1954年秋刘豹开始为天津大学化工系各专业开设“化工测量仪表与自动调节”课程，1956秋则为天津大学精密仪器系开始讲授“自动控制原理”课程。

我国最早的自动控制理论专著是刘豹的《自动控制原理》，1954年出版； 同年，苏联麦耶罗夫著，王众译的《电机自动调整原理》出版（原版1952年），这是我国最早的自动控制方面的译著。1957年则出版了苏联B.B.索洛多夫尼柯夫主编，王众译的《自动调整原理》（原版1954年）； 1963年刘豹的《自动调节理论基础》出版。介绍经典控制理论的课程名和书名“自动控制原理”，被广泛沿用至今。

1967年美国R.C.多尔夫（Dorf）的《现代控制系统》出版，书中除包括经典控制理论外还包括现代控制理论内容； 该书的第八版（作者增加R.H.毕晓普）由谢红卫和邹逢兴等翻译，2001年国内出版； 该书第九和第十版英文影印版分别于2002和2005年在我国出版。从1999年秋开始至2004年春，本人曾应用该原版教材为5届本科生进行控制工程基础课程双语教学。这是一本非常优秀的控制理论教材，书中的很多高科技应用实例把控制系统与高科技紧密联系起来，具有现代气息，成为其鲜明特色。据称该书为世界上400多所高校所采用。

1970年日裔美国明尼苏达大学教授绪方胜彦（Katsuhiko Ogata）的《现代控制工程》出版，同样该书除经典控制理论外，还包括现代控制理论内容； 卢伯英等翻译的译著1976年在国内出版，其第二版译著（繁体）1993年在中国台湾出版； 第三版和第四版译著分别于2000年和2003年在国内出版； 第四版的英文版2006年在国内出版。这也是一本非常优秀的控制理论教材。

1978—1979年开始，控制技术成为全国各重点院校机械类专业必修的专业基础课。20世纪80年代，适合机械类本科专业的控制技术教材纷纷出版，主要有： 1980年上海交大王显正、范崇《控制理论基础》，1982年清华大学张伯鹏《控制工程基础》，1984年华中工学院杨叔子、杨克冲《机械工程控制基础》，1986年西安交大阳含和《机械控制工程（上册）》等。“控制工程基础”课程和书名被沿用至今，本书也继续沿用。

本书的目标是充分继承国内外优秀教材，特别是多尔夫和毕晓普的“现代控制系统”以及绪方胜彦的“现代控制工程”已有成果，既博采众长又有自身特色，争取写成一本适合国内机械类、仪器仪表、能源动力、冶金、交通运输、农业工程类等及其他非控制和非电类专业的，介绍经典控制理论基础内容的教材。本书力求做到： 

1. 内容叙述、公式推导力求详尽，以便于自学； 

2. 着重基本概念和方法，略去某些不必要的、繁杂的数学推导； 

3. 选用多尔夫和毕晓普“现代控制系统”书中现代高科技应用实例； 

4. 书中包含了本人参与的科研项目的成果； 

5. 不仅介绍经典控制理论的发展简史，而且介绍经典控制理论的著作、教材和课程的发展简史，同时对为自动控制理论做出重要贡献的历史人物作适当简介。

本书是在清华大学出版社的激励下写成的，原定一年半完成的书，竟写了五年半，在此要深切感谢出版社的支持和理解。本书编写过程中曾得到天津大学刘豹教授和大连理工大学王众院士的指教，在此深表谢意。也要衷心感谢我的妻子欧华莹女士，没有她多方面的支持，这本书是难以完成的。

本人涉“控”不深、水平有限，书中错误不足不可避免。衷心希望读者们不吝赐教，欢迎并衷心感谢宝贵意见和批评建议。

郁凯元

2009年7月