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绪章绪论
通过大量详实的资料介绍了自动控制原理在工农业生产、国防、军事、经济系统以及日常生活中的应用。
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●0.1绪论
通过自动控制理论的发展历程，让同学们了解自动控制理论的发展脉络和形成，激发同学们对自动控制理论学习的兴趣和热情；同时还介绍了本课程学习的主要内容及其学习方法。
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第一章自动控制概论
本章概要的介绍了自动控制原理的基本概念、开环控制与闭环控制、自动控制系统的分类以及对控制系统的基本要求。熟悉自动控制原理的基本概念和常用术语；掌握开环控制和闭环控制的特点及其区别；熟悉常用的控制系统的五种分类方法；掌握对控制系统的基本要求。熟悉自动控制原理硬件实验与虚拟仿真软件实验的内容与操作，为具体实验做好充分的工作准备。
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●1.1自动控制的基本概念
本节通过水位恒值控制系统，介绍自动控制原理的控制思路及其一般概念，人工控制、自动控制的定义以及他们之间的联系。
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●1.2开环控制与闭环控制
本节介绍了什么是开环控制、闭环控制、复合控制以及控制系统的组成。
掌握开环控制、闭环控制和复合控制的特点与区别。 -
●1.3控制系统的分类
本节介绍了控制系统常用的5种分类方法。其中按控制系统的结构分类：开环控制、闭环控制和复合控制；按参考输入信号特征分类：恒值控制、随动控制和程序控制；按系统中传递信号的变化分类：连续控制和离散控制；按系统特性分类：线性系统和非线性系统；按系统参数是否随时间变化分类：定常系统和时变系统。
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●1.4对控制系统的基本要求
本节介绍了对控制系统的一般性能要求：稳定性、快速性和准确性。
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●1.5自动控制原理虚拟仿真实验
本节详细介绍了自动控制原理硬件实验箱的设备组成、实验注意事项和具体操作步骤，为具体实验做好准备。为了弥补硬件实验设备不足等弊端，课程组开发了基于MATLAB软件的虚拟仿真实验系统。详细介绍了软件系统的内容和操作步骤，便于学生设计综合性实验和完成课程设计等项目。
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第二章控制系统的数学模型
本章讲述了自动控制系统的数学模型的建立过程，主要介绍了控制系统的微分方程、传递函数、方框图、信号流图四种数学模型。这些数学模型是进行系统分析的数学基础。通过学习，要求掌握系统微分方程的建立方法和求解方法，熟悉传递函数的定义；掌握各类典型环节传递函数的表达式，学会绘制控制系统方框图，并熟练运用等效变换原则和梅森公式化简方框图进而求得系统的传递函数；掌握系统方框图及信号流图中的相关概念。
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●2.1控制系统的微分方程
本节介绍了自动控制系统的数学模型，给出了系统动态微分方程的一般形式及建立步骤，并通过两个实例给出了控制系统动态微分方程的建立方法，最后介绍了自动控制系统微分方程的求解方法。
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●2.2控制系统的传递函数
本节介绍了传递函数的基本概念及其表达形式，给出了8种典型环节传递函数，最后分析了电气网络传递函数的求取方法。
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●2.3控制系统的方框图及其等效变换
本节介绍了方框图的组成及其绘制方法，给出了方框图等效变换法则及方框图化简的方法，通过典型系统分析了闭环控制系统的传递函数。
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●2.4信号流图与梅森公式
本节介绍了信号流图的概念及其常用术语，给出了信号流图的绘制方法，分析了梅森公式中各项的含义及运用梅森公式求系统闭环传递函数的方法。
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第三章线性系统的时域分析法
时域分析法是分析控制系统性能的方法。本章将在系统数学模型基础上着重分析控制系统的稳态性能和动态性能，从简单的一阶系统、二阶系统逐步过渡到高阶系统的稳定性及各种性能指标的分析，并讨论系统参数对它们的影响及如何改善系统的稳定性和性能指标。
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●3.1典型输入信号及系统性能控制
控制系统的性能指标可以通过在输入信号作用下系统的响应过程来评价。本节将介绍一些评价时作为系统激励的典型信号，并依此定义系统性能指标。
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●3.2一阶系统的时域分析
一阶系统是最简单的控制系统，本节将对一阶系统进行时域分析，分析一阶系统的数学模型、单位阶跃响应、单位脉冲响应、单位斜坡响应及其性能指标。
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●3.3二阶系统的时域分析
二阶系统相较一阶系统，其参数变化对于二阶系统响应的影响更为复杂。本节将对二阶系统进行时域分析，分析二阶系统的数学模型、单位阶跃响应、单位脉冲响应及其性能指标特别是欠阻尼二阶系统的动态性能指标，并对非零初始条件下的二阶系统响应进行讨论。
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●3.4高阶系统的时域分析
常见的控制系统大多为高阶系统。本节将在一阶、二阶系统的基础上学习对于高阶系统的时域分析方法，给出闭环主导零极点概念。
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●3.5改善系统动态性能的方法
如果系统的动态性能无法满足设计的要求，如何进行改进呢？本节将学习改善控制系统动态性能的方法，主要介绍速度反馈法和添加零点法。
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●3.6线性控制系统的稳定性分析
在选择或设计控制系统时，其首要的要求是系统稳定。本节将讨论稳定的概念和判断线性系统稳定性的方法。
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●3.7线性控制系统的稳态性能分析
系统在考虑其动态性能和稳定性之后，还需要考查系统正常结束瞬态后或是有扰动情况下其希望值和实际值的差距，以及系统对于信号的跟随性。本节将讲解控制稳态误差、动态误差的概念及求法，并分析减小或消除系统误差的方法。
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第四章线性系统的根轨迹法
本章重点介绍了根轨迹的基本概念、绘制根轨迹的10条基本规则、举例介绍了根轨迹的绘制、介绍了广义根轨迹中的参数根轨迹和零度根轨迹的概念及其绘制方法、研究了利用根轨迹分析系统的性能、计算性能指标和开环零极点对根轨迹的影响。
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●4.1根轨迹的基本概念
本节介绍了根轨迹的基本概念和绘制根轨迹的目的，重点阐述了绘制根轨迹满足的幅值条件和相角条件。
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●4.2绘制180°根轨迹的基本规则
本节依据根轨迹满足的相角条件和幅值条件详细阐述和推导了绘制根轨迹的10条绘制规则。
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●4.3180°控制系统根轨迹绘制
依据根轨迹10条规则，通过两道习题的重点讲解，介绍了根轨迹的绘制。
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●4.4广义根轨迹的绘制（参数根轨迹和零度根轨迹绘制）
本节重点介绍了参数根轨迹和零度根轨迹的绘制。两种根轨迹都是以常规根轨迹的绘制为基础，参数根轨迹的重点主要在于构造一个等效的传递函数，零度根轨迹的重点在于与常规根轨迹涉及相角规则时的区别。同时还针对同一个形式的传递函数介绍了 和根轨迹的画法比较。
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●4.5利用根轨迹分析系统性能
画根轨迹的目的主要在于利用根轨迹对系统的分析和校正。本节重点介绍了利用根轨迹分析系统的性能和估算系统的性能指标，同时研究了添加零极点对根轨迹的影响。
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第五章线性系统的频域分析法
本章采用频率特性作为数学模型来分析和设计系统，主要介绍了频率特性的基本概念和频率持性曲线的绘制方法，研究频域稳定判据和系统相对稳定性分析以及频域性能指标的估算
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●5.1频率特性的基本概念和表示方法
本节介绍了频率特性的基本概念和表示方法，正确理解频率特性与传递函数的关系。
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●5.2系统对数频率特性图的绘制
本节介绍了典型环节和系统开环对数频率特性图的绘制，熟练掌握由系统开环传递函数绘制出对数频率特性图的方法。
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●5.3最小相位系统
本节介绍了最小相位系统的定义、特点，给出了根据系统频率特性确定系统传递函数的定性分析和定量计算的方法。
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●5.4控制系统开环奈奎斯特图的绘制
根据系统有无零点，结合具体的实例，介绍了概略绘制系统开环奈奎斯特图的规律。
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●5.5奈奎斯特稳定判据
本节介绍了奈奎斯特稳定判据在极坐标图及伯德图中的应用，熟练运用该稳定判据对系统进行稳定性分析.
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●5.6控制系统的相对稳定性
本节介绍了相对稳定性的概念及稳定裕度的计算。
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●5.7系统开、闭环频率特性与时域性能指标的关系
本节介绍了二阶系统时域指标与频域指标的解析关系以及高阶系统性能指标之间的经验公式，分析了开环幅频特性“三频段”与闭环系统性能的关系。
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第六章线性系统的设计方法
本章重点介绍了系统校正的基本概念，重点阐述了基于频率法的串联超前校正、滞后校正、滞后—超前校正的工作原理、设计步骤以及他们之间的区别。同时还介绍了期望频率特性法的工作原理好设计步骤，最后介绍了常用PID控制器的工作原理。
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●6.1线性系统的综合与校正
本节介绍了校正的基本概念、校正方式和校正方法。以三频段理论为依据介绍了基于频率法的串联校正设计思想。
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●6.2串联超前校正
本节重点阐述了超前校正的基本原理、超前校正的特点和作用、超前校正的适用条件及其超前校正的设计步骤，并以一道典型例题介绍了超前校正的整体设计，并应用仿真实验系统进行了仿真验证和比较。
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●6.3串联滞后校正
本节重点阐述了滞后校正的基本原理、滞后校正的特点和作用、滞后校正的适用条件及其滞后校正的设计步骤，并以一道典型例题介绍了滞后校正的整体设计，并应用仿真实验系统进行了仿真验证和比较。
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●6.4串联滞后—超前校正
本节重点阐述了滞后—超前校正的基本原理、滞后—超前校正的特点和作用、滞后—超前校正的适用条件及其滞后—超前校正的设计步骤。并对超前校正、滞后校正、滞后—超前校正的工作原理、适用条件及其设计步骤等进行了比较和说明。同时以一道典型例题介绍了滞后—超前校正的整体设计，并应用仿真实验系统进行了仿真验证和比较。
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●6.5期望频率特性法
依据三频段理论，介绍了期望频率特性法的基本概念和设计步骤，并应用仿真实验系统进行了验证和比较。
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●6.6PID控制器串联校正
依据前述的超前校正、滞后校正和超前—滞后校正的理论，定性分析和介绍了比例（P）控制器、比例－微分（PD）控制器、积分（I）控制器 、比例－积分（PI）控制器和比例－积分—微分（PID）控制器的工作原理。