前言 在人類認(rèn)識(shí)、改造世界的進(jìn)程中，自動(dòng)控制思想及其實(shí)踐隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷演進(jìn)。近年來(lái)，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)滲透到人類社會(huì)的各個(gè)方面，在航空航天、軍事、醫(yī)學(xué)、自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)械工程、水利水電、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)都得到了極為廣泛的應(yīng)用。 自動(dòng)控制原理是自動(dòng)化學(xué)科的重要基礎(chǔ)理論，同時(shí)又是系統(tǒng)學(xué)科、信息學(xué)科、機(jī)械學(xué)科等相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用基礎(chǔ)�？刂乒こ袒�礎(chǔ)是為泛機(jī)械類工科專業(yè)開(kāi)設(shè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，也是學(xué)科交叉課程，是研究如何控制各種被控對(duì)象或系統(tǒng)使其動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能達(dá)到期望性能的工程基礎(chǔ)理論和技術(shù)�？刂乒こ袒�礎(chǔ)的重要性在于它的基礎(chǔ)性，其大量的概念、方法、原理和理論，對(duì)于泛機(jī)械類工科專業(yè)的后續(xù)課程和控制工程的許多學(xué)科分支，都具有十分重要的作用。當(dāng)前，控制工程基礎(chǔ)課程已在全國(guó)各高等院校的機(jī)械、儀器類等非控制專業(yè)普遍開(kāi)設(shè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，控制理論的許多分析、設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)手段也產(chǎn)生了很大的變化。在此背景下，根據(jù)應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的需要，結(jié)合相關(guān)專業(yè)的教學(xué)大綱，我們編寫了本書。本書旨在讓讀者通過(guò)學(xué)習(xí)，應(yīng)用控制理論的基本概念和基本方法來(lái)分析、研究和解決機(jī)械、動(dòng)力、航空領(lǐng)域的控制問(wèn)題。 本書作為一門學(xué)科基礎(chǔ)課程教材，力求闡明控制理論的基本概念，數(shù)學(xué)模型的建立，時(shí)域、復(fù)域、頻域方法的分析，線性控制系統(tǒng)的校正，在此基礎(chǔ)上結(jié)合智能制造和智能控制，介紹科技發(fā)展的新方向。全書內(nèi)容編排遵循控制理論發(fā)展的脈絡(luò)，由淺入深，層層遞進(jìn)，表現(xiàn)出高度的理論性與邏輯性，廣泛應(yīng)用微分方程、復(fù)變函數(shù)和拉氏變換等數(shù)學(xué)工具來(lái)嚴(yán)謹(jǐn)表述概念和原理。本書在編寫過(guò)程中，尤為注重理論與實(shí)際之間的聯(lián)系，不僅通過(guò)詳盡的物理概念解釋，還結(jié)合工程實(shí)際的案例分析，使學(xué)生能夠扎實(shí)掌握控制系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，切實(shí)理解并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。 本書在編寫過(guò)程中，重點(diǎn)突出以下特點(diǎn)： 1．內(nèi)容新穎，具有領(lǐng)域 行業(yè)特色 本書以機(jī)械、動(dòng)力、航空領(lǐng)域中的機(jī)電系統(tǒng)為主要控制對(duì)象，著重介紹基本概念和機(jī)電控制問(wèn)題的解決方法。書中選取了嫦娥五號(hào)探測(cè)器、激光操縱控制系統(tǒng)、自動(dòng)焊接頭控制系統(tǒng)、船舶航向控制系統(tǒng)和船載穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)等工程實(shí)例，展示了控制理論在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用，體現(xiàn)了鮮明的行業(yè)特色。通過(guò)闡述其控制系統(tǒng)的基本原理，鞏固學(xué)生的理論基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生掌握控制系統(tǒng)從分析到設(shè)計(jì)的總過(guò)程。 2．理論闡述直觀易懂 通過(guò)深入淺出的講解方式，強(qiáng)化對(duì)基本理論和概念的解釋，加入許多通用性的內(nèi)容，確�；�本理論通俗易懂，邏輯連貫。同時(shí)，書中詳細(xì)介紹了線性系統(tǒng)時(shí)域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法之間的內(nèi)在聯(lián)系，并且完整地給出了勞斯穩(wěn)定判據(jù)和赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)的證明過(guò)程，幫助學(xué)生構(gòu)建和理解自動(dòng)控制理論的整體框架。本書不苛求嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，從直觀的物理概念出發(fā)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，其編寫體系符合教學(xué)規(guī)律，適合作為普通高等應(yīng)用型本科機(jī)電類相關(guān)專業(yè)的教材。 3．貫穿工程教育理念 本書強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐探索中學(xué)習(xí)新知識(shí)，通過(guò)對(duì)諸如高階系統(tǒng)主導(dǎo)極點(diǎn)、穩(wěn)定性及頻率特性等內(nèi)容的觀察和仿真，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律，結(jié)合理論解析揭示現(xiàn)象背后的本質(zhì)。本書中的案例多為在工程應(yīng)用中的成功實(shí)例，具有明顯的產(chǎn)教融合的特征，可供相關(guān)領(lǐng)域的科技人員學(xué)習(xí)和參考。 4．傳授科學(xué)知識(shí)與培養(yǎng)創(chuàng)新能力并重 本書通過(guò)引入我國(guó)控制領(lǐng)域的卓越人物，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立和保持正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生符合時(shí)代要求的先進(jìn)思想覺(jué)悟，提升學(xué)生的人文素養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)。通過(guò)自主創(chuàng)新增強(qiáng)民族自信，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力，使其對(duì)解決社會(huì)和國(guó)家發(fā)展問(wèn)題具備一定的思考和分析能力。 全書包括7章。其中：第1章由常熟理工學(xué)院鄭雷、無(wú)錫學(xué)院王升旭編寫，第2章由無(wú)錫學(xué)院蔣峰編寫，第3章由無(wú)錫學(xué)院孫寧、蔣峰編寫，第4章由常州理工學(xué)院張燕紅、無(wú)錫學(xué)院楊瑞田編寫，第5章和第6章由無(wú)錫學(xué)院付源、田申編寫，第7章由無(wú)錫學(xué)院尹賀峰編寫，全書由孫寧、蔣峰統(tǒng)稿。此外，陳鑫鵬、卞政共同參與了本書的編排工作，在此表示感謝。 在編寫本書的過(guò)程中，編者參考了很多相關(guān)的權(quán)威教材和學(xué)術(shù)著作，在此向參考文獻(xiàn)的作者們表達(dá)真摯的感謝。盡管編者已盡*大努力，但限于個(gè)人水平，書中可能仍有不足或疏漏之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正，以期不斷提升和完善本書質(zhì)量。編者2024年4月