自动控制原理（第4版） / 国家级一流课程配套教材
定价：￥85.00
作者： 杨西侠，吴皓主编
出版时间：2026-06
最新印次日期：2026-6
出版社：国防工业出版社
“十四五”普通高等教育本科国家级规划教材
- 国防工业出版社
- 9787118140989
- 4版
- 2026-06
- 工学
- 自动化类
- 自动化、计算机、通信等
- 本科
作者简介
内容简介
本书第4版是在国家级“十一五”规划教材第3版的基础上修订而成的。书中全面系统的介绍了自动控制理论基本分析和设计方法。全书共分9章，前6章介绍连续控制系统的数学建模，时域分析、根轨迹分析、频域分析以及系统的校正等方法。第7章介绍非线性系统的描述函数法。第8章介绍离散控制系统的理论，用时域法分析离散系统的稳定性、动态性能和稳态误差等问题。第9章精练的介绍了国际控制界流行的MATLAB仿真方法，并精心设计了经典的模拟实验及仿真研究以供学习者训练之用。在附录中介绍了拉普拉斯变换和MATLAB 应用的基础知识以供读者查用。
为便于读者自学，精心选编了大量解题指导，旨在加强学生的课后训练，提高分析设计能力，以便学生灵活运用各章方法。同时，根据多年的考研辅导经验，精选了重要例题附在其中，对考研复习意义重大。加之各章配有的内容总结、提要和学习、复习指导，提纲挈领地把本章内容串成一条主线，相互联系起来，有利于突出重点和牢固掌握基本知识。
本教材可作为普通高校自动化、通信、计算机、自动控制、仪器仪表、测控、机械、动力、冶金等专业的教材，也可作为成人教育和继续教育的教材，还可作为科技人员参考用书。
为便于读者自学，精心选编了大量解题指导，旨在加强学生的课后训练，提高分析设计能力，以便学生灵活运用各章方法。同时，根据多年的考研辅导经验，精选了重要例题附在其中，对考研复习意义重大。加之各章配有的内容总结、提要和学习、复习指导，提纲挈领地把本章内容串成一条主线，相互联系起来，有利于突出重点和牢固掌握基本知识。
本教材可作为普通高校自动化、通信、计算机、自动控制、仪器仪表、测控、机械、动力、冶金等专业的教材，也可作为成人教育和继续教育的教材，还可作为科技人员参考用书。
目录
第1章 自动控制的基本概念
1.1 引言
1.2自动控制的基本知识
1.2.1自控问题的提出
1.2.2自动控制的定义及基本职能元件
1.2.3自动控制中的一些术语及方框图
1.3自动控制系统的基本控制方式
1.3.1开环控制
1.3.2闭环控制
1.3.3开环与闭环系统的比较
1.4自动控制系统的分类及基本组成
1.4.1按给定信号的特征分类
1.4.2 按系统的数学描述划分
1.4.3 按信号传递的连续性划分
1.4.4 按系统的输入与输出信号的数量划分
1.4.5 自控系统的基本组成
1.5 对控制系统的要求和分析设计
1.5.1 对系统的要求
1.5.2 控制系统的分析与设计
1.6 自动控制理论的发展概况
1.6.1 早期的自动控制工作
1.6.2 经典控制理论
1.6.3 现代控制理论
1.7例题精解
学习指导与小结
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1引言
2.1.1系统数学模型的特点
2.1.2数学模型的类型
2.1.3系统数学模型的建模原则
2.2系统微分方程的建立
2.2.1列写微分方程式的一般步骤
2.2.2机械系统举例
2.2.3电路系统举例
2.2.4实物物理系统线性微分方程的一般特征
2.2.5电枢控制直流电动机
2.3线性系统的传递函数
2.3.1线性常系数微分方程的求解
2.3.2传递函数的定义和实际意义
2.3.3传递函数的性质及微观结构
2.4典型环节及其传递函数
2.5系统的结构图
2.5.1结构图的定义及基本组成
2.5.2结构图的绘制步骤
2.5.3结构图的基本连接形式
2.5.4结构图的等效变换
2.5.5结构图的简化
2.6信号流图及梅逊公式
2.6.1信号流图的基本概念
2.6.2信号流图的绘制方法
2.6.3梅逊增益公式（Mason）
2.7 例题精解
学习指导与小结
习题
第3章 时域分析法
3.1 典型输入信号和时域性能指标
3.1.1典型输入信号
3.1.2阶跃响应性能指标
3.2一阶系统时域分析
3.2.1一阶系统的单位阶跃响应
3.2.2一阶系统的单位脉冲响应
3.2.3一阶系统的单位斜坡响应
3.3典型二阶系统时域分析
3.3.1 典型二阶系统的单位阶跃响应
3.3.2 欠阻尼二阶系统暂态性能指标估算
3.3.3 过阻尼二阶系统暂态性能指标估算
3.3.4 二阶系统的单位脉冲响应
3.3.5 二阶系统的单位斜坡响应
3.4高阶系统分析
3.4.1 高阶系统的单位阶跃响应
3.4.2 闭环零、极点对系统性能的影响
3.4.3 闭环主导极点
3.5 控制系统的稳定性分析
3.5.1 稳定性的概念及线性系统稳定的充要条件
3.5.2 劳斯稳定判据
3.5.3两种特殊情况
3.5.4劳斯稳定判据在系统分析中的应用
3.6 控制系统的稳态误差分析
3.6.1 稳态误差的定义及一般计算公式
3.6.2 控制系统的类型
3.6.3给定信号作用下的稳态误差分析
3.6.4扰动信号作用下的稳态误差分析
3.7 PID基本控制作用对系统性能的影响
3.7.1比例（P）控制
3.7.2 比例加微分（PD）控制
3.7.3 积分（I）控制
3.7.4 比例加积分（PI）控制
3.7.5 比例加积分加微分（PID）控制
3.8 例题精解
学习指导与小结
习题
第4章 根轨迹法
4．1 根轨迹
4．1．1 根轨迹的基本概念
4．1．2 根轨迹与系统性能
4．1．3 根轨迹方程
4．2 绘制根轨迹的基本法则
4．2．1 绘制根轨迹的基本法则
4．2．2 闭环极点的确定
4．3 广义根轨迹
4．3．1 零度根轨迹
4．3．2 参变量根轨迹
4．3．3 增加开环零极点对根轨迹的影响
4．4 例题精解
学习指导小结
习题
第5章 线性系统的频域分析法
5．1 频率特性
5．1．1 基本概念
5．1．2 频率特性的定义
5．1．3 频率特性的几何表示法
5．2 典型环节的频率特性
5．3 控制系统的开环频率特性
5．3．1 开环极坐标图
5．3．2 开环伯德图
5．3．3 最小相位系统与非最小相位系统
5．4 奈奎斯特稳定判据
5．4．1 辅助函数
5．4．2 幅角原理
5．4．3 奈氏判据
5．4．4 伯德图上的稳定判据
5．5 开环频域指标
5．5．1 稳定裕度
5．5．2 开环频域指标与时域指标的关系
5．5．3 三频段与系统性能
5．6 闭环频率特性
5．6．1 闭环频率特性
5．6．2 闭环频域指标与时域指标的关系
5．6．3 闭环频域指标与开环频域指标的关系
5．7 例题精解
学习指导小结
习题
第6章 控制系统的校正
6．1 校正的基本概念
6．1．1 校正的定义
6．1．2 校正方式
6．1．3 设计方法
6．2 典型校正装置
6．2．1 典型无源超前校正网络
6．2．2 典型无源滞后校正网络
6．2．3 典型无源滞后—超前校正网络
6．2．4 调节器
6．3 频域法串联校正
6．3．1 串联分析法
6．3．2 串联综合法
6．3．3 PID调节器
6．4 频域法反馈校正
6．5 控制系统的复合校正
6．5．1 按扰动补偿的复合校正
6．5．2 按输入补偿的复合校正
6．6 例题精解
6．7 应用案例
学习指导小结
习题
第7章 非线性系统
7．1 典型非线性特性
7．1．1 典型非线性特性的种类
7．1．2 非线性系统的若干特征
7．1．3 非线性系统的分析方法
7．2 描述函数法
7．2．1 描述函数的定义
7．2．2 描述函数的求法
7．2．3 组合非线性特性的描述函数
7．2．4 用描述函数法分析非线性系统
7．3 例题精解
学习指导小结
习题
第8章离散控制系统
8.1引言
8.1.1离散系统的基本概念
8.1.2离散系统的定义及常用术语
8.1.3离散系统的特点
8.2采样过程和采样定理
8.2.1采样过程的数学描述
8.2.2采样信号频谱分析
8.2.3采样定理
8.3信号恢复
8.3.1信号保持的基本原理
8.3.2零阶保持器
8.4 z变换
8.4.1 z变换的定义
8.4.2 z变换的求法
8.4.3 z变换的性质
8.4.4 z反变换
8.5离散系统的数学模型
8.5.1差分方程
8.5.2脉冲传递函数
8.5.3两种数学模型之间的相互转换
8.5.4 离散系统结构图与脉冲传递函数
8.6离散系统的时域分析
8.6.1 s平面与z平面的映射关系
8.6.2离散系统的动态性能分析
8.6.3离散系统的稳定性分析
8.6.4离散系统的稳态误差
8.7离散系统的数字校正概念
8.8 例题精解
学习指导与小结
习题
第9章 控制系统的MATLAB仿真与模拟实验
9.1 MATLAB在控制系统中的应用
9.2 SIMULINK方法建模与仿真
9.3自动控制理论模拟实验与SIMULINK仿真
实验一、典型环节与阶跃响应测试
实验二、系统频率特性测量
实验三、连续系统的频率法串联校正
附录1 拉普拉斯（Laplace）变换
附录2 MATLAB常用命令
参考文献
1.1 引言
1.2自动控制的基本知识
1.2.1自控问题的提出
1.2.2自动控制的定义及基本职能元件
1.2.3自动控制中的一些术语及方框图
1.3自动控制系统的基本控制方式
1.3.1开环控制
1.3.2闭环控制
1.3.3开环与闭环系统的比较
1.4自动控制系统的分类及基本组成
1.4.1按给定信号的特征分类
1.4.2 按系统的数学描述划分
1.4.3 按信号传递的连续性划分
1.4.4 按系统的输入与输出信号的数量划分
1.4.5 自控系统的基本组成
1.5 对控制系统的要求和分析设计
1.5.1 对系统的要求
1.5.2 控制系统的分析与设计
1.6 自动控制理论的发展概况
1.6.1 早期的自动控制工作
1.6.2 经典控制理论
1.6.3 现代控制理论
1.7例题精解
学习指导与小结
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1引言
2.1.1系统数学模型的特点
2.1.2数学模型的类型
2.1.3系统数学模型的建模原则
2.2系统微分方程的建立
2.2.1列写微分方程式的一般步骤
2.2.2机械系统举例
2.2.3电路系统举例
2.2.4实物物理系统线性微分方程的一般特征
2.2.5电枢控制直流电动机
2.3线性系统的传递函数
2.3.1线性常系数微分方程的求解
2.3.2传递函数的定义和实际意义
2.3.3传递函数的性质及微观结构
2.4典型环节及其传递函数
2.5系统的结构图
2.5.1结构图的定义及基本组成
2.5.2结构图的绘制步骤
2.5.3结构图的基本连接形式
2.5.4结构图的等效变换
2.5.5结构图的简化
2.6信号流图及梅逊公式
2.6.1信号流图的基本概念
2.6.2信号流图的绘制方法
2.6.3梅逊增益公式（Mason）
2.7 例题精解
学习指导与小结
习题
第3章 时域分析法
3.1 典型输入信号和时域性能指标
3.1.1典型输入信号
3.1.2阶跃响应性能指标
3.2一阶系统时域分析
3.2.1一阶系统的单位阶跃响应
3.2.2一阶系统的单位脉冲响应
3.2.3一阶系统的单位斜坡响应
3.3典型二阶系统时域分析
3.3.1 典型二阶系统的单位阶跃响应
3.3.2 欠阻尼二阶系统暂态性能指标估算
3.3.3 过阻尼二阶系统暂态性能指标估算
3.3.4 二阶系统的单位脉冲响应
3.3.5 二阶系统的单位斜坡响应
3.4高阶系统分析
3.4.1 高阶系统的单位阶跃响应
3.4.2 闭环零、极点对系统性能的影响
3.4.3 闭环主导极点
3.5 控制系统的稳定性分析
3.5.1 稳定性的概念及线性系统稳定的充要条件
3.5.2 劳斯稳定判据
3.5.3两种特殊情况
3.5.4劳斯稳定判据在系统分析中的应用
3.6 控制系统的稳态误差分析
3.6.1 稳态误差的定义及一般计算公式
3.6.2 控制系统的类型
3.6.3给定信号作用下的稳态误差分析
3.6.4扰动信号作用下的稳态误差分析
3.7 PID基本控制作用对系统性能的影响
3.7.1比例（P）控制
3.7.2 比例加微分（PD）控制
3.7.3 积分（I）控制
3.7.4 比例加积分（PI）控制
3.7.5 比例加积分加微分（PID）控制
3.8 例题精解
学习指导与小结
习题
第4章 根轨迹法
4．1 根轨迹
4．1．1 根轨迹的基本概念
4．1．2 根轨迹与系统性能
4．1．3 根轨迹方程
4．2 绘制根轨迹的基本法则
4．2．1 绘制根轨迹的基本法则
4．2．2 闭环极点的确定
4．3 广义根轨迹
4．3．1 零度根轨迹
4．3．2 参变量根轨迹
4．3．3 增加开环零极点对根轨迹的影响
4．4 例题精解
学习指导小结
习题
第5章 线性系统的频域分析法
5．1 频率特性
5．1．1 基本概念
5．1．2 频率特性的定义
5．1．3 频率特性的几何表示法
5．2 典型环节的频率特性
5．3 控制系统的开环频率特性
5．3．1 开环极坐标图
5．3．2 开环伯德图
5．3．3 最小相位系统与非最小相位系统
5．4 奈奎斯特稳定判据
5．4．1 辅助函数
5．4．2 幅角原理
5．4．3 奈氏判据
5．4．4 伯德图上的稳定判据
5．5 开环频域指标
5．5．1 稳定裕度
5．5．2 开环频域指标与时域指标的关系
5．5．3 三频段与系统性能
5．6 闭环频率特性
5．6．1 闭环频率特性
5．6．2 闭环频域指标与时域指标的关系
5．6．3 闭环频域指标与开环频域指标的关系
5．7 例题精解
学习指导小结
习题
第6章 控制系统的校正
6．1 校正的基本概念
6．1．1 校正的定义
6．1．2 校正方式
6．1．3 设计方法
6．2 典型校正装置
6．2．1 典型无源超前校正网络
6．2．2 典型无源滞后校正网络
6．2．3 典型无源滞后—超前校正网络
6．2．4 调节器
6．3 频域法串联校正
6．3．1 串联分析法
6．3．2 串联综合法
6．3．3 PID调节器
6．4 频域法反馈校正
6．5 控制系统的复合校正
6．5．1 按扰动补偿的复合校正
6．5．2 按输入补偿的复合校正
6．6 例题精解
6．7 应用案例
学习指导小结
习题
第7章 非线性系统
7．1 典型非线性特性
7．1．1 典型非线性特性的种类
7．1．2 非线性系统的若干特征
7．1．3 非线性系统的分析方法
7．2 描述函数法
7．2．1 描述函数的定义
7．2．2 描述函数的求法
7．2．3 组合非线性特性的描述函数
7．2．4 用描述函数法分析非线性系统
7．3 例题精解
学习指导小结
习题
第8章离散控制系统
8.1引言
8.1.1离散系统的基本概念
8.1.2离散系统的定义及常用术语
8.1.3离散系统的特点
8.2采样过程和采样定理
8.2.1采样过程的数学描述
8.2.2采样信号频谱分析
8.2.3采样定理
8.3信号恢复
8.3.1信号保持的基本原理
8.3.2零阶保持器
8.4 z变换
8.4.1 z变换的定义
8.4.2 z变换的求法
8.4.3 z变换的性质
8.4.4 z反变换
8.5离散系统的数学模型
8.5.1差分方程
8.5.2脉冲传递函数
8.5.3两种数学模型之间的相互转换
8.5.4 离散系统结构图与脉冲传递函数
8.6离散系统的时域分析
8.6.1 s平面与z平面的映射关系
8.6.2离散系统的动态性能分析
8.6.3离散系统的稳定性分析
8.6.4离散系统的稳态误差
8.7离散系统的数字校正概念
8.8 例题精解
学习指导与小结
习题
第9章 控制系统的MATLAB仿真与模拟实验
9.1 MATLAB在控制系统中的应用
9.2 SIMULINK方法建模与仿真
9.3自动控制理论模拟实验与SIMULINK仿真
实验一、典型环节与阶跃响应测试
实验二、系统频率特性测量
实验三、连续系统的频率法串联校正
附录1 拉普拉斯（Laplace）变换
附录2 MATLAB常用命令
参考文献
