本书是一本为了适应应用型高等院校工程教育改革而编写的控制类课程基础教材，覆盖了经典控制理论的基本内容，重点对线性定常系统的时域分析法、根轨迹法和频域分析法做了全面的阐述。此外，本书探讨了线性控制系统的校正方法，使读者能够掌握改善系统性能、满足特定设计指标的策略和方法。同时，为了顺应现代工业发展趋势，本书融入了智能制造与智能控制的内容，便于读者掌握和使用前沿控制技术。 本书可作为应用型本科院校机电类、机械工程类、电气工程类、自动化类各专业的教材和参考书，也可作为高职高专工科控制类相关专业教材和自考教材，并可供相关工程技术人员参考。

本教材以机械、动力、航空领域中机电系统作为主要控制对象，着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明；培养学生使用科学的思维方法和价值观，提高独立思考和创新能力，树立正确的人生观和价值观，提升学生的人文素养和专业素质。

前言 在人类认识、改造世界的进程中，自动控制思想及其实践随着社会的发展和科学技术的进步不断演进。近年来，自动控制技术已经渗透到人类社会的各个方面，在航空航天、军事、医学、自动化生产线、机械工程、水利水电、环境保护等行业都得到了极为广泛的应用。 自动控制原理是自动化学科的重要基础理论，同时又是系统学科、信息学科、机械学科等相关学科的应用基础。控制工程基础是为泛机械类工科专业开设的学科基础课程，也是学科交叉课程，是研究如何控制各种被控对象或系统使其动态和稳态性能达到期望性能的工程基础理论和技术。控制工程基础的重要性在于它的基础性，其大量的概念、方法、原理和理论，对于泛机械类工科专业的后续课程和控制工程的许多学科分支，都具有十分重要的作用。当前，控制工程基础课程已在全国各高等院校的机械、仪器类等非控制专业普遍开设。随着计算机技术的迅猛发展，控制理论的许多分析、设计方法及实现手段也产生了很大的变化。在此背景下，根据应用型工科人才培养的需要，结合相关专业的教学大纲，我们编写了本书。本书旨在让读者通过学习，应用控制理论的基本概念和基本方法来分析、研究和解决机械、动力、航空领域的控制问题。 本书作为一门学科基础课程教材，力求阐明控制理论的基本概念，数学模型的建立，时域、复域、频域方法的分析，线性控制系统的校正，在此基础上结合智能制造和智能控制，介绍科技发展的新方向。全书内容编排遵循控制理论发展的脉络，由浅入深，层层递进，表现出高度的理论性与逻辑性，广泛应用微分方程、复变函数和拉氏变换等数学工具来严谨表述概念和原理。本书在编写过程中，尤为注重理论与实际之间的联系，不仅通过详尽的物理概念解释，还结合工程实际的案例分析，使学生能够扎实掌握控制系统的基本原理和设计方法，切实理解并应用所学知识。 本书在编写过程中，重点突出以下特点： 1．内容新颖，具有领域 行业特色 本书以机械、动力、航空领域中的机电系统为主要控制对象，着重介绍基本概念和机电控制问题的解决方法。书中选取了嫦娥五号探测器、激光操纵控制系统、自动焊接头控制系统、船舶航向控制系统和船载稳定平台控制系统等工程实例，展示了控制理论在机械工程领域的应用，体现了鲜明的行业特色。通过阐述其控制系统的基本原理，巩固学生的理论基础，引导学生掌握控制系统从分析到设计的总过程。 2．理论阐述直观易懂 通过深入浅出的讲解方式，强化对基本理论和概念的解释，加入许多通用性的内容，确保基本理论通俗易懂，逻辑连贯。同时，书中详细介绍了线性系统时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法之间的内在联系，并且完整地给出了劳斯稳定判据和赫尔维茨稳定判据的证明过程，帮助学生构建和理解自动控制理论的整体框架。本书不苛求严格的数学推导，从直观的物理概念出发分析问题、解决问题，其编写体系符合教学规律，适合作为普通高等应用型本科机电类相关专业的教材。 3．贯穿工程教育理念 本书强调理论与实践的紧密结合，鼓励学生在实践探索中学习新知识，通过对诸如高阶系统主导极点、稳定性及频率特性等内容的观察和仿真，引导学生发现规律，结合理论解析揭示现象背后的本质。本书中的案例多为在工程应用中的成功实例，具有明显的产教融合的特征，可供相关领域的科技人员学习和参考。 4．传授科学知识与培养创新能力并重 本书通过引入我国控制领域的卓越人物，引导学生树立和保持正确的世界观、人生观和价值观，培养学生符合时代要求的先进思想觉悟，提升学生的人文素养和专业素质。通过自主创新增强民族自信，培养学生的思维能力和创新精神，提高学生的独立思考和创新能力，使其对解决社会和国家发展问题具备一定的思考和分析能力。 全书包括7章。其中：第1章由常熟理工学院郑雷、无锡学院王升旭编写，第2章由无锡学院蒋峰编写，第3章由无锡学院孙宁、蒋峰编写，第4章由常州理工学院张燕红、无锡学院杨瑞田编写，第5章和第6章由无锡学院付源、田申编写，第7章由无锡学院尹贺峰编写，全书由孙宁、蒋峰统稿。此外，陈鑫鹏、卞政共同参与了本书的编排工作，在此表示感谢。 在编写本书的过程中，编者参考了很多相关的权威教材和学术著作，在此向参考文献的作者们表达真挚的感谢。尽管编者已尽*大努力，但限于个人水平，书中可能仍有不足或疏漏之处，恳请广大读者批评指正，以期不断提升和完善本书质量。编者2024年4月

孙宁，毕业于南京信息工程大学系统分析与集成专业，研究生学历，正高级，现为无锡学院自动化学院副院长、无锡传感网国家大学科技园常务副总。兼任中国教育技术协会无人机教育专业委员会副主任委员，江苏省信息技术应用学会理事等。荣获无锡市五一劳动奖章，江苏省青蓝工程团队负责人，江苏省高校自制仪器与虚拟仿真项目先进个人；荣获全国高等学校自制实验教学仪器设备大赛三等奖3项、江苏省高等教育教学成果奖二等奖2项等。曾主持省科技副总项目、省产学研合作项目、市厅级科研项目和企事业委托项目20余项，参加国家行业专项、国家和江苏省自然基金项目多项，近3年到账经费500万元；发表学术论文数十篇，第一发明人授权专利17余项，其中发明专利3项。

目录第1章绪论(1)1.1控制理论在工程中的应用和发展(1)1.2自动控制系统分类(2)1.3自动控制系统的基本组成(5)1.4自动控制系统的基本要求(6)1.5控制理论在机械制造工业中的应用(6)本章小结(10)习题(10)第2章控制系统的数学模型(12)2.1控制系统的微分方程(12)2.2拉普拉斯变换(17)2.3传递函数(23)2.4控制系统的结构图与信号流图(30)2.5思政融合卓越人物(46)本章小结(48)习题(48)第3章线性系统的时域分析法(54)3.1系统时间响应的性能指标(54)3.2自动控制系统的典型输入信号(57)3.3一阶系统的时域分析(59)3.4二阶系统的时域分析(63)3.5线性系统的稳定性分析(74)3.6控制系统的稳态误差计算(82)3.7应用案例(91)3.8思政融合自主创新(99)本章小结(100)习题(101)控制工程基础目录第4章线性系统的根轨迹法(105)4.1根轨迹的基本概念(105)4.2绘制根轨迹的规则和方法(108)4.3广义根轨迹(120)4.4根轨迹的应用(126)4.5应用MATLAB进行根轨迹分析(131)4.6应用案例(139)4.7思政融合卓越人物(147)本章小结(148)习题(149)第5章控制系统的频率特性法(151)5.1频率特性的基本概念(151)5.2频率特性曲线的绘制(156)5.3典型环节的幅相频率特性曲线(158)5.4对数频率特性曲线（伯德图）(169)5.5开环对数频率特性的绘制(175)5.6*小相位系统(178)5.7频域稳定判据(182)5.8控制系统的稳定裕度(190)5.9开环频率特性与系统性能指标的关系(193)5.10思政融合卓越人物(199)本章小结(200)习题(200)第6章控制系统的校正方法(203)6.1前言(203)6.2性能指标(203)6.3校正的基本概念(207)6.4串联校正(209)6.5反馈校正(221)6.6复合校正(226)6.7基本控制规律分析(229)6.8PID控制参数设计(232)6.9思政融合自主创新(235)本章小结(236)习题(237)第7章智能制造与智能控制(239)7.1对智能制造的认识(239)7.2智能制造核心技术(241)7.3智能控制的概念与发展(244)7.4模糊控制(247)7.5神经网络控制(248)7.6专家控制(249)7.7智能控制的发展趋势(250)7.8思政融合卓越人物(251)本章小结(253)习题(254)参考文献(255)