前言

随着工业生产和科学技术的发展，自动控制技术已经广泛深入地应用于工农业生产、交通运输、国防现代化和航空航天等许多领域。“自动控制原理”作为工科院校重要的技术基础课程，不仅对工程技术有指导作用，而且对培养学生的辩证思维能力，建立理论联系实际的科学观点和提高综合分析问题的能力，都具有重要的作用。深入理解、掌握“自动控制原理”课程的概念、思想和方法，对于学生日后解决实际控制工程问题，掌握控制理论其他学科领域的知识，都是必备的基础。

本书是在清华大学出版社出版的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《自动控制原理》的基础上，经过重新修订、更新而完成的新形态教材。本书全新配备数字课程视频与慕课视频，突破纸质教材限制，提供形象化讲解、动态演示与拓展学习，助力读者理解抽象概念，破解学习难点。

本书比较全面地阐述了自动控制的基本原理，系统地介绍了自动控制系统分析和综合设计的基本方法。全书共8章。前5章涉及线性定常连续系统的理论，具体包括自动控制的一般概念，描述系统的数学模型及其建立方法，用于系统分析、校正的时域法根轨迹法和频域法。前5章详细讨论系统稳定性、快速性、准确性的定量计算与系统反馈、前馈校正方法； 介绍根轨迹的绘制法则以及利用根轨迹分析系统性能的方法； 系统讲述频率特性的绘制、频域中的稳定判据、性能分析以及串联校正方法。第6章是线性定常离散系统理论，介绍z变换理论和描述离散系统的数学模型，讲述分析离散系统性能的方法，讨论数字控制器的模拟化校正实现方法和数字校正设计方法。第7章是非线性控制理论，介绍分析非线性系统的相平面法和描述函数法。第8章讲述现代控制理论中的状态空间分析与综合设计方法，系统介绍控制系统的状态空间描述、运动分析、稳定性分析、可控性、可观测性以及极点配置和状态观测器设计等内容。

书中的计算绘图附有相应的MATLAB程序，各章配有适量的习题，以配合课堂教学，帮助读者准确理解有关概念，掌握解题方法和技巧，检验计算结果。第2~7章的最后一节精心融入“工程领域复杂工程问题解决方法示例”，紧密结合理论知识与实际工程应用场景，展示如何运用控制理论分析、建模和解决真实世界的复杂控制难题，显著提升读者的工程实践素养与系统思维能力。各章之后的小结中给出相应的内容提要和知识脉络图，帮助读者把握章节的要点和课程的体系结构。附录中有拉普拉斯变换、综合练习题及各章习题答案。

本书详细地阐述了课程的重点内容，删除了工程中不常用的扩展部分； 以基本内容为主线，注重基本概念和原理的讲解，突出工程实用方法，对于理论性较强的部分和主要的设计方法进行较详细的分析与讨论。本书仍保持了论述系统、严谨，论证周密，理论性、系统性强，例题、习题丰富，配合基本概念，易于理解，又紧密结合工程实际，便于自学掌握和应用等显著特点。

本书由史静平主编，参加修订工作的有： 卢京潮(第1、2(部分)、6、7章及附录，数字课程视频全部内容，慕课视频自动控制一般概念)、刘慧英(第2章(部分))、贾秋玲(第3章，慕课视频根轨迹法、离散系统分析与校正、非线性系统分析)、袁冬莉(第4、5章，慕课视频时域法)、赵忠(第8章)、石静(慕课视频频域法)、史静平(第2~7章新增的工程领域控制问题示例、慕课视频控制系统的数学模型)。卢京潮教授仔细审阅了全书并提出了宝贵的修改意见。

在本书修订过程中，参考了许多院校老师编写的教科书和习题集，得到了西北工业大学教务处、清华大学出版社等有关同志的大力帮助。在此，谨向关心本书并为本书的修订、出版付出辛勤劳动的所有同志表示深深的谢意!

由于编者水平有限，书中难免出现错误及不妥之处，恳请各位读者、同行批评指正。

编者

2025年10月

于西北工业大学