自动控制原理及仿真技术

全书分为五个情境，共20个任务。其中前三个情境为并列关系，这三个情境都按照建立系统数学模型—分析系统稳定性—分析控制系统精度—分析控制系统暂态性能指标—改善系统性能这一结构进行。后两个情境也为并列关系，加深了难度，同时也是前三个情境的深化，其按照分析原系统性能—比较给定性能指标要求—重新设计系统—求取新系统参数—验证新系统是否满足期望性能指标要求这一结构进行设置。本书精选了近几十年来经典的控制理论丛书作为理论参考，同时结合现代教育法，采用项目教学方式，将传统经典的课程以项目为载体进行讲解，力求达到理实一体、讲练结合的功效。
本书可作为电气类及信息类相关专业的本科教材，也可作为较深层次的控制理论课程的辅助用书。

出版说明
前言
情境一基于时域法的单容水箱液位控制系统的分析与设计
——一阶系统的分析与设计
任务一单容水箱液位控制系统数学模型的建立
一、任务目标
二、 任务描述
三、相关知识点
四、任务分析
五、任务实施
任务二对单容水箱系统控制性能的评价
一、任务目标
二、任务描述
三、相关知识点
四、任务分析
五、任务实施
任务三试验法分析单容水箱的性能
一、任务目标
二、任务描述
三、相关知识点

　　自动控制原理是自动化学科的重要理论基础，是专门研究有关自动控制系统中的基本原理、基本方法和基本概念的一门课程，是高等学校自动化类专业的一门核心基础理论课程，也适用于机械类、信息类等本科相关专业的学习。本书在研究本科阶段学习特点的同时也研究了高职院校学生的学习特点，深入浅出，注重 “做中学”的学习导向，所以本书在适合作为本科院校教学用书的同时也适用于高职高专院校相关专业的学习。
　　本书的编写遵循以项目任务为载体，实践为导向，按照“理论讲透，重在应用”的原则，对曾经传统的教学模式﹑教学内容进行了较大的精炼和修改。力求做到深入浅出，通俗易懂，注重实际概念的叙述，同时也引用实例，使理论与实际相结合，培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力。
　　本书采用理实一体化的教学理念，突破了以往的理论与实践相脱节的现象，使得教学环节相对集中。本书强调教师的主导作用，通过设定一定的教学任务和教学目标，让师生双方边教、边学、边做，全程构建素质培养和技能培养框架，丰富课堂教学和实践教学环节，提高了教学质量。在整个教学环节中，直观和抽象交错出现，理论和实践交替进行，没有固定的先实后理或先理后实，而是理中有实，实中有理。这样的内容安排可以更加突出学生的动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生的学习兴趣。
　　本书在教学理论体系上按照控制系统的一般概念→数学模型→系统性能分析方法→控制系统的校正与综合的体系结构进行安排，其中在性能分析方法上强调了时域分析法和频域分析法，而去掉了根轨迹分析法。此种结构主要是研究工程的近似计算和分析的方法，使教学思路更加清晰，同时使学生对该课程内容和教学目标可以更加容易理解和掌握。这是本书的一个基本特点。
　　MATLAB是一种面向工程和科学运算的交互式计算软件，将MATLAB用于自动控制系统的计算、分析、设计和仿真，具有良好的教学效果。本书将MATLAB作为一种基本工具引入教学的各个环节，用于分析性能指标和解决设计的问题，弱化了系统分析或设计中的理论推导计算，强化分析和设计控制系统的方法研究，并有部分例题是应用MATLAB来进行控制系统的辅助分析、设计。这是本书的第二个特点。
　　为了强调理论知识的应用，注重启发学生拓展和创新的思维，加深学生对课程的理解，本书增加了自动控制系统示例，其内容充分体现了作者丰富的教学经验。这是本书的第三个特点。
　　为了结合实际以及增强学生的动手能力，本书在整体的课程设计中加入了实验箱的运用，将实例与实验箱相结合，使学生对控制系统有了更加深入的了解。这是本书的第四个特点。
　　全书分为五个情境，共20个任务。其中前三个情境为并列关系，这三个情境都按照建立系统数学模型—分析系统稳定性—分析控制系统精度—分析控制系统暂态性能指标—改善系统性能这一结构进行。后两个情境也为并列关系，加深了难度，同时也是前三个情境的深化，其按照分析原系统性能—比较给定性能指标要求—重新设计系统—求取新系统参数—验证新系统是否满足期望性能指标要求这一结构进行设置。
　　情境一以单容水箱液位控制系统为例，对其进行性能分析，主要围绕数学模型的建立，分析系统的动态过程、响应速度快慢及控制系统的精度，以及影响系统性能的原因进行介绍。
　　情境二针对简单的直流电机调速控制系统进行分析，根据最简单的控制目标，由电枢电流控制电机转速，建立数学模型，分析系统的动态过程。
　　情境三以直线一级倒立摆为载体，对其进行基于频域方法的系统分析与设计。
　　以上这三个情境整体分析呈现一种并列关系，但是其程度由浅入深，即：单容水箱系统性能分析（一阶系统）、电机调速系统性能分析（二阶系统）、基于频域法的直线一级倒立摆性能分析（高阶系统）。
　　情境四以三轴转台系统为例，对其进行了基于频域法的校正与设计，在系统中引入了调节器，以改善系统的稳定性能和动态性能。
　　情境五以精馏塔系统为载体，综合以上四个情境学过的理论和实践知识，对其提出性能指标要求，按照性能指标要求结合系统本身性能，利用频域的方法设计调节器，让系统性能达到指标要求。
　　在每个情境后，都有与相应情境匹配的习题，让学生可以在课上和课后，对所学知识进行巩固。
　　本书的编者都是“自动控制原理”课程教学的一线教师，具有丰富的教学经验，十分了解当前学生的需求以及课程的发展历程。本书是在整体教学讲义的基础上，广泛参考了国内外优秀的教学内容和体系结构，并且结合了编者教学经验而编写的。
　　本书由吉林工程技术师范学院刘君义担任主编，田佳、雷霞、方健担任副主编，其中参加编写的还有李炜、赵蕊、叶天迟、王彬、于静、孙艳红等。吉林工程技术师范学院电气工程学院自动化专业学生田梦雪﹑马春雨﹑孔祥茹﹑高月﹑刘泽禹等协助硬件调试以及软件绘图等工作，他们卓有成效的工作，使得本书更加贴合学生自身的情况，也更具有实用性。
　　鉴于编者能力有限，书中难免存在不足之处，恳请读者原谅，并提出宝贵建议。