第3版前言

从本质上说，控制科学与工程是不分具体行业、跨学科、综合性、饶有兴趣、充满新奇且具有挑战性的一门传统工程学科。“自动控制原理”是自动化类专业的核心课程，由于自动控制技术在各个行业的广泛渗透，其控制理论及应用内容已成为高等院校电子信息与电气工程类、人工智能类、仪器类、机械类、化工与制药类、交通运输类等许多学科专业共同的专业基础，且越来越占有主要的位置。国内外已经出版了许多经典的《自动控制原理》或《自动控制系统》教材，尽管如此，学生们仍常常感到学习和应用“自动控制原理”比较困难。为此，我们可以采用不同的途径来学习和掌握自动控制系统原理的基础知识和技能。本书以国际工程教育认证或国家专业标准为准绳，着重以工程实例为背景，以物理模型为主线，借助仿真工具，实现对自动控制系统的分析和对实际控制系统的工程设计。

最重要和最有效的学习方法是对前人已得到的答案和方法重新发现和创新。传统的教学方法不够重视学生创新与实践能力的培养，轻视向学生提问题，只给出问题的研究方法、理论证明和完整的答案，使学生有可能知难而退，感受不到刺激和兴奋，与创新冲动无缘。因此，较好的教学方法是向学生提出一系列问题，并给出一些过去已经得到的答案。向学生提出一些我们将

依然面临的、重要而尚无答案的问题，让学生自己去寻求答案。这样他们可以自豪地说，他们所学

的知识是自己所发现的。一本好的教科书和一位优秀教师的讲解是学好课程的有利条件，但是，只有学生自己才是学好课程的关键因素，“兴趣是最好的老师”，相信本书的出版能给学生带来更大的学习和研究兴趣。

尽管本书针对不同培养目标定位的高校、不同学科专业的学生，但同样覆盖了以下工程教育认证中对知识、工程能力与背景、科学研究、职业素质与能力要求的毕业条件： 

(1) 工程知识： 能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂控制工程问题； 

(2) 问题分析能力： 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达复杂系统工程问题，并能够通过文献研究分析,以获得有效结论； 

(3) 设计/开发解决方案： 能够较好地设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑安全、法律，以及环境等因素； 

(4) 研究能力： 能够基于科学原理并采用科学方法对复杂控制工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据,并通过信息综合得到合理有效的结论； 

(5) 使用现代工具的能力： 能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的仿真技术、现代工程工具,例如包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其仿真工具的局限性； 

(6) 工程与社会： 能够基于工程相关背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、安全，以及文化的影响，并理解应承担的责任； 

(7) 环境和可持续发展： 通过行业实习考察，能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响； 

(8) 职业规范： 具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任； 

(9) 个人和团队： 能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员，以及负责人的角色； 

(10) 沟通： 可以就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行较好的沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流； 

(11) 项目管理： 了解项目工程管理原理与经济决策方法，并较好地在多学科环境中应用； 

(12) 终身学习： 具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

作者在从事“自动控制原理”课程几十年的教学和控制科学与工程科学研究的经验的基础上完成本书的编写工作。本次修订的主要任务是在保留原著基本内容与风貌的基础上，再次精选了第2版中的主要内容，更加强调控制理论紧密与实际应用结合。

由于各学科各专业人才培养方案中新学科课程的不断调整或增加，各高校该门课学时均有压缩，为此，本书删除第2版中当今自动控制系统理论分析与设计中系统性不强且工程应用性少的部分内容。例如，第2版第5章所述的控制系统的频域分析法中确定闭环频率特性的图解法； 第8章数字控制系统设计中数字化直接设计方法。通用学科专业名称描述按照工程教育认证标准进行了统一补充完善，对部分习题作了调整。为便于读者学习，作者补充、完善了习题解答和教学课件。

本书第1~6章及第8章内容可作为自动化类、电子信息与电气工程类、仪器类等

各专业的经典自动控制原理的基础核心内容，建议学时在64学时左右； 对于少学时(48学时)的非自动化类、机械类等

专业，建议第4章(根轨迹技术)和第5章(控制系统的频域分析)可二选一，其他章节中带“*”的内容、第7、9、10章可作为自动化类先进控制技术课程或现代控制理论课程、研究生、工程技术人员依据培养方案及课程大纲的需要分学期自行组合、取舍。

本书由杨智、范正平、曾君主编。全书内容几乎涵盖自动控制系统经典和现代控制理论及应用内容。全书共分10章，第1、8、10章由杨智执笔，第2~5章由范正平执笔，第6、7、9章由曾君执笔。本书部分内容受国家自然科学基金(编号分别为60704045和60874115)等项目的资助。闵虎副教授等参与了本书大部分MATLAB编程与绘图、习题解答、课件制作工作。在此，谨向本书编写过程中给予过积极支持和大力帮助的人们表示诚挚的感谢！

由于我们的时间和水平有限，书中难免会有疏漏之处，殷切希望广大师生、专家学者、控制工程师提出宝贵意见，以便再版时逐一更正。

作者

2025年4月于广州