本书根据企业岗位技能的实际需求，以“典型自动控制系统的分析、调试与故障排除”这一工作任务为主线，并结合作者多年的教学经验与课程改革成果进行编写。本书针对实际控制系统分析、调试与维修过程中不同阶段所应具有的知识和能力，选择和优化了原有课程内容，全书分为4个教学单元，主要内容包括自动控制系统基础，自动控制系统数学模型建立，自动控制系统性能分析与改善，直流调速系统分析、调试与故障排除，同时将MATLAB软件的应用贯穿于各教学单元中。全书内容按照由简单到复杂，由部分到整体的认知规律进行介绍及单元任务设计。
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陈慧蓉 检测与自动控制专业硕士，副教授，在芜湖职业技术学院电气工程系多年从事《自动控制原理与系统》、《单片机原理及应用》等课程的教学与科研工作，为“电气自动化技术专业核心课程开发”国家级教学团队核心成员，完成《自动控制原理与系统》省级精品课程改革与建设项目，发表论文多篇。
单元1 自动控制系统基础（1）
教学导航（1）
1.1 自动控制的概念及发展（2）
1.1.1 自动控制的基本概念（2）
1.1.2 自动控制的发展阶段（3）
1.2 自动控制系统的组成与控制方式（4）
1.2.1 自动控制系统的组成框图（4）
1.2.2 控制系统组成框图的绘制（5）
1.2.3 自动控制系统的控制方式（8）
1.3 自动控制系统的分类（9）
1.4 控制系统的性能及分析方法（10）
1.4.1 控制系统的性能要求（10）
1.4.2 控制系统的性能分析方法（12）
1.5 MATLAB软件应用基础（12）
1.5.1 MATLAB语言系统（13） 单元1 自动控制系统基础（1）
教学导航（1）
1.1 自动控制的概念及发展（2）
1.1.1 自动控制的基本概念（2）
1.1.2 自动控制的发展阶段（3）
1.2 自动控制系统的组成与控制方式（4）
1.2.1 自动控制系统的组成框图（4）
1.2.2 控制系统组成框图的绘制（5）
1.2.3 自动控制系统的控制方式（8）
1.3 自动控制系统的分类（9）
1.4 控制系统的性能及分析方法（10）
1.4.1 控制系统的性能要求（10）
1.4.2 控制系统的性能分析方法（12）
1.5 MATLAB软件应用基础（12）
1.5.1 MATLAB语言系统（13）
1.5.2 MATLAB基本语句结构（14）
1.5.3 MATLAB的运算（15）
1.5.4 MATLAB二维图形绘制（18）
任务1 单闭环直流调速系统定性分析与框图建立（21）
知识梳理与总结（22）
思考与练习题1（23）
单元2 自动控制系统数学模型建立（25）
教学导航（25）
2.1 拉普拉斯变换及其应用（26）
2.1.1 拉氏变换的概念（26）
2.1.2 拉氏变换的运算定理（29）
2.1.3 利用分解定理求拉氏反变换（31）
2.1.4 应用拉氏变换求解微分方程（33）
2.2 自动控制系统的数学模型（35）
2.2.1 控制系统的微分方程（35）
2.2.2 传递函数（37）
2.2.3 典型环节的数学模型（39）
2.2.4 控制系统的方框图（45）
2.2.5 反馈控制系统的传递函数（51）
2.3 基于MATLAB/SIMULINK建立控制系统数学模型（53）
2.3.1 传递函数的描述（53）
2.3.2 模型的连接及闭环传递函数求取（55）
任务2 控制系统典型环节的模拟与测试（57）
任务3 单闭环直流调速系统数学模型建立（61）
知识梳理与总结（65）
思考与练习题2（66）
单元3 自动控制系统性能分析与改善（70）
教学导航（70）
3.1 自动控制系统性能指标（71）
3.2 系统时域分析法（73）
3.2.1 稳定性分析（73）
3.2.2 控制系统动态性能分析（81）
3.2.3 系统稳态性能分析（89）
3.2.4 基于MATLAB的控制系统时域分析（97）
3.3 系统频域分析法（107）
3.3.1 频率特性的基本概念（108）
3.3.2 典型环节的频率特性（112）
3.3.3 开环对数频率特性曲线绘制（120）
3.3.4 频率特性分析系统稳定性（125）
3.3.5 频率特性与系统性能的关系（134）
3.3.6 基于MATLAB的控制系统频域分析（142）
3.4 自动控制系统性能改善（144）
3.4.1 校正概念与校正装置（144）
3.4.2 基本PID控制（154）
3.4.3 系统校正（163）
任务4 二阶系统性能分析与测试（177）
任务5 三阶系统性能分析与测试（180）
任务6 频率分析法分析系统性能（183）
任务7 转速负反馈有静差直流调速系统性能分析（185）
知识梳理与总结（187）
思考与练习题3（188）
单元4 直流调速系统分析、调试与故障排除（193）
教学导航（193）
4.1 调速的基本概念和技术指标（194）
4.2 直流电动机的调速方法（197）
4.3 单闭环直流调速系统（201）
4.3.1 开环直流调速系统存在的问题（201）
4.3.2 系统的组成及静特性（202）
4.3.3 闭环系统反馈控制规律（206）
4.3.4 系统的稳态参数计算（207）
4.3.5 单闭环调速系统的动态分析（209）
4.3.6 单闭环无静差直流调速系统（212）
4.3.7 其他反馈在单闭环直流调速系统中的应用（218）
4.4 双闭环直流调速系统（221）
4.4.1 转速、电流双闭环调速系统的组成（222）
4.4.2 转速、电流双闭环调速系统的方框图（223）
4.4.3 转速、电流双闭环调速系统的工作原理（224）
4.4.4 转速、电流双闭环调速系统性能分析（225）
4.4.5 双闭环调速系统动态参数的工程设计（229）
4.5 可逆直流调速系统（237）
4.5.1 可逆直流调速电路的形式（237）
4.5.2 可逆拖动的四种工作状态（239）
4.5.3 可逆直流调速系统中的环流分析（240）
4.5.4 有环流可逆调速系统（242）
4.5.5 无环流可逆调速系统（245）
4.6 直流调速系统的MATLAB仿真设计（250）
4.6.1 直流电动机模型在MATLAB中的实现（250）
4.6.2 直流调速控制系统的仿真过程（254）
4.6.3 开环直流调速控制系统与仿真（256）
4.7 自动控制系统的分析、调试与故障排除（261）
4.7.1 自动控制系统的分析步骤?（261）
4.7.2 自动控制系统调试（263）
4.7.3 自动控制系统的维护、使用和故障排除（266）
任务8 单闭环直流调速系统分析调试与维护（268）
任务9 双闭环调速系统的MATLAB仿真（270）
知识梳理与总结（280）
思考与练习题4（281）
参考文献（284）
随着科学技术的发展，自动控制技术大量应用，大大提高了劳动生产率和产品质量，已成为推动经济发展、促进社会进步必不可少的一门技术。“自动控制技术及应用”课程是自动化类专业的核心课程，是专业技能课程与岗位职业技能课程连接的桥梁与纽带。本教材根据企业岗位的实际需求，以“典型自动控制系统的分析、调试与故障排除”这一工作任务为主线，并结合作者多年的职业教育教学经验与课程改革成果进行编写。
本书针对实际控制系统分析、调试与维修过程中不同阶段所应具有的知识和能力，选择和优化了原有课程内容，全书分为4个教学单元，主要内容包括自动控制系统基础，自动控制系统数学模型建立，自动控制系统性能分析与改善，直流调速系统分析、调试与故障排除。在内容安排上强调理论以够用为度，注重学生技能培养和可持续发展能力，注意新技术应用，注重MATLAB软件在自动控制的分析与设计方面的广泛应用。在教学的组织与安排上注重理论与实践的紧密结合，建议采用“任务驱动：教、学、做一体”教学模式，将单元内容任务化。
为了培养学生具有相应的职业岗位能力并结合课程知识、能力与素质目标要求，精心设计了具有代表性的9个典型任务，任务的选取原则是尽可能包含各单元知识点，尽可能体现趣味性、实用性和可操作性，任务由简单到复杂，从部分到整体。各院校可结合自身的教学环境条件选择适合的教学形式和学习任务，任务的完成可通过控制原理试验箱和调速系统装置来完成。
在任务完成过程中注重教师引导与学生自主学习的紧密结合。学生在完成各单元任务的同时也就完成相应单元知识点的学习，同时任务的完成需要小组成员的相互配合，共同努力，有利于培养学生的团队合作能力。本课程教学小组开展了多轮教学实践，“自动控制技术及应用”课程被评为省级精品课程，并在省级网络课程中获二等奖。将“任务驱动：教、学、做一体”应用到本课程教学中，丰富了课堂教学和实践教学环节，培养了学生动手能力，提高了学生学习兴趣，符合高等职业教育的特点与要求。
本书各学习单元都设有教学导航，指出本单元的知识重点与难点，必须达到的知识、能力与素质目标，建议教学方法等；每小节均设有知识分布网络，介绍本节知识点的层次和相互联系；各学习单元结束后设有知识梳理与总结，并配有相应的思考与练习题，以便学生复习与巩固。
本书由芜湖职业技术学院陈慧蓉主编并进行全书统稿，李中望和张松兰副主编。陈慧蓉编写单元1、2，张松兰编写单元3，李中望编写单元4。全书由张学亮教授进行主审，并对书稿的编写思路及内容提出许多宝贵意见和建议，在此表示衷心感谢。
由于编者水平和时间有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。
为方便教学，本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案，请有需要的教师登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）免费注册后进行下载，如有问题请在网站留言或与电子工业出版社联系（E-mail:hxedu@phei.com.cn）。读者也可通过该精品课网站（http://www1.whptu.ah.cn/jwc/08jpkc/zk/wangluokecheng/wlkc.html）浏览和参考更多的教学资源。
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