前言

“自动控制原理”是一门理论性和实践性都很强的专业基础课，是自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等工科类专业的必修课程。加强实验教学，不仅有助于理论联系实际，深化理论教学，而且有助于培养学生的科学实验和工程实践能力。本书旨在通过实验与实践巩固和加深学生对自动控制原理中的基础理论和基本概念的理解，应用基础知识解决实际问题的能力，培养学生的综合应用能力和创新能力。

本书是“自动控制原理”理论课程的配套实验和实践教材，也是“自动控制原理实验”课程所用教材，是以“自动控制原理”课程的理论教学大纲为基础，结合现代先进的实验教学方法，精心设计了8个基础性实验和4个综合系统设计项目，较全面地涵盖了经典控制理论知识的重点和难点。

MATLAB（Matrix Laboratory，即“矩阵实验室”）是一套高性能的数值计算和可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个界面友好的用户环境。MATLAB已经成为国际、国内控制领域内最流行的、被广泛应用的控制系统计算、仿真与计算机辅助设计的软件。Simulink是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、仿真和分析。

本书共分8章： 第1章介绍MATLAB与Simulink的基础知识，并用实例来介绍软件和工具箱的具体使用方法； 第2~5章按照自动控制原理知识体系分别介绍线性系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法和校正的理论知识，每章均附有多个实例，介绍如何用MATLAB软件技术来解决自动控制理论中具体问题的方法； 第6章为基础性实验，精选的8个实验项目内容涵盖了多个知识点，每个实验项目都包含实验目的、实验原理、实验内容与要求、实验步骤、实验仪器与设备、预习要求和实验报告要求等； 第7章为综合系统设计，包括直流电机闭环调速系统、步进电机调速系统、温度闭环控制系统以及直线一级倒立摆控制系统，这4个综合系统设计项目均是工程中经典的，要求学生能够利用自动控制原理理论知识解决实际控制系统中的问题，其中，直流电机闭环调速系统项目中还要求学生掌握PID控制原理及PID控制参数的工程整定方法； 第8章为实验平台，对硬件实验平台和软件实验环境进行介绍。

本书设计的8个实验项目和4个综合系统设计项目，均是通过多年来的实践教学经验而精心选择的，自编讲义已使用9年，根据学生在实验过程中出现的一些问题，对自编讲义的内容不断进行修改，最终编写成本教材。本书的实验内容不仅在教学上具有典型性和代表性，而且在实验技术上具有实践性和应用性。实验项目既有硬件实验，又有软件仿真实验。硬件实验是要求学生在实验平台上自行搭建模拟系统来分析验证系统特性，通过一系列项目设计要求完成控制系统设计实验。软件仿真实验是利用MATLAB软件或Simulink工具箱来对控制系统进行分析和设计，不仅能帮助学生理解自动控制原理理论课的理论知识，还能帮助学生方便快速地对系统进行分析和设计。

本书共分8章。第1章和第3章的3.1~3.3节由沈莉丽编写。第2章的2.2~2.7节、第4章和第5章由侯瑞编写。第6章、第7章的7.1节、7.2节、7.4节和第8章由王素青编写。第2章的2.1节由魏芬编写。第7章的7.3节由苏琳编写。第3章的3.4节由王孝平编写。全书由王素青统稿。

本书在编写过程中得到了许多专家和老师的大力支持与帮助，他们对教材的编写提出了宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，时间仓促，书中的错误及不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

编者

2021年3月