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控制系統原理及相近課程是高等學校工科學生的核心課程之一。這是本書第十四版的中譯本，主要內容包括控制系統導論、系統數學模型、狀態空間模型、回饋控制系統的特性、回饋控制系統的性能、線性回饋系統的穩定性、根軌跡法、頻率回應法、頻域穩定性、回饋控制系統設計、狀態變數回饋系統設計、魯棒控制系統、數位控制系統等。
本書的例子和習題大多取材于現代科技領域裡的實際問題，新穎而恰當。學習和解決這些問題，可以使學生的創造性素養得到潛移默化的提升。本書可以用作高等學校工科（自動化、航空航太、電力、電子、機械、化工等）本科高年級學生以及研究生的教材，也可以供從事相關工作的人員閱讀參考。
Richard C. Dorf 是美國加利福尼亞大學大衛斯分校的電氣與電腦工程榮譽退休教授。作為該專業及其應用領域的知名學者，Dorf 教授已經撰寫和編著出版了多本工程類教科書和手冊，其中，The Engineering Handbook, Second Edition 和The Electrical Engineering Handbook, Third Edition 暢銷不衰。同時，Dorf 教授還是Technology Ventures: From Idea to Enterprise 的合著者之一，這是一本在技術創業領域極具指導意義的圖書。Dorf 教授是電氣電子工程師學會（IEEE） 會士和美國工程教育協會（ASEE） 會士，他還是PIDA 控制器的專利持有者。
Robert H. Bishop 是美國南佛羅里達大學工學院院長、應用工程研究所主任和電力工程系教授。在受聘南佛羅里達大學之前，Bishop 教授是馬凱特大學工學院院長。更早之前，他是德克薩斯大學奧斯丁分校航太工程與機械工程系的系主任和傑出教授，榮獲Joe J. King 專業工程成就獎。Bishop 教授的工程職業生涯起始於著名的Charles Stark Draper 實驗室。他編著出版了講授圖示化程式設計的暢銷教材Learning with LabVIEW，此外還是The Mechatronics Handbook 的合著者之一。Bishop 教授始終是一位活躍的教師和研究者，他作為作者或合作者發表了超過145 篇期刊或會議論文。他還是全球工學院院長理事會的活躍成員，該理事會致力於建立全球範圍的工學院院長網路，以便推進全球工程教育、研究和服務的發展。Bishop 教授是美國航空航太學會（AIAA） 會士、美國航太學會（AAS） 會士和美國科學促進會（AAAS） 會士，並長期活躍於美國工程教育學會（ASEE） 和電氣電子工程師學會（IEEE）。
第1章 控制系統導論 1
1.1 引言 1
1.2 自動控制簡史 4
1.3 控制系統實例 8
1.4 工程設計 13
1.5 控制系統設計 15
1.6 機電一體化系統 17
1.7 綠色工程 20
1.8 控制系統前瞻 21
1.9 設計實例 22
1.10 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 26
1.11 小結 27
技能自測 27
基礎練習題 29
一般習題 31
難題 35
設計題 38
技能自測答案 40
術語和概念 40
第2章 系統數學模型 42
2.1 引言 42
2.2 物理系統的微分方程（組） 42
2.3 物理系統的線性近似 46
2.4 拉普拉斯變換 48
2.5 線性系統的傳遞函數 54
2.6 框圖模型 64
2.7 信號流圖模型 68
2.8 設計實例 73
2.9 利用控制系統設計軟件進行系統模擬 89
2.10 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 101
2.11 小結 103
技能自測 104
基礎練習題 107
一般習題 114
難題 126
設計題 129
計算機輔助設計題 131
技能自測答案 133
術語和概念 133
第3章 狀態空間模型 136
3.1 引言 136
3.2 動態系統的狀態變數 137
3.3 狀態微分方程（組） 139
3.4 信號流圖模型和框圖模型 143
3.5 其他形式的信號流圖和框圖模型 152
3.6 由狀態方程求解傳遞函數 155
3.7 狀態轉移矩陣和系統時間回應 156
3.8 設計實例 159
3.9 利用控制系統設計軟件分析狀態空間模型 170
3.10 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 173
3.11 小結 176
技能自測 176
基礎練習題 179
一般習題 183
難題 192
設計題 195
計算機輔助設計題 196
技能自測答案 198
術語和概念 198
第4章 回饋控制系統的特性 200
4.1 引言 200
4.2 偏差信號分析 202
4.3 控制系統對參數變化的靈敏度 203
4.4 回饋控制系統的干擾信號 206
4.5 系統瞬態回應的調控 210
4.6 穩態誤差 212
4.7 回饋的代價 214
4.8 設計實例 215
4.9 利用控制系統設計軟件分析控制系統特性 223
4.10 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 229
4.11 小結 231
技能自測 232
基礎練習題 235
一般習題 240
難題 247
設計題 250
計算機輔助設計題 254
技能自測答案 257
術語和概念 257
第5章 回饋控制系統的性能 259
5.1 引言 259
5.2 測試輸入信號 260
5.3 二階系統的性能 262
5.4 零點和第三個極點對二階系統回應的影響 267
5.5 s 平面上特徵根的位置與系統的瞬態回應 270
5.6 回饋控制系統的穩態誤差 272
5.7 綜合性能指標 277
5.8 線性系統的簡化 282
5.9 設計實例 284
5.10 利用控制系統設計軟件分析系統性能 294
5.11 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 298
5.12 小結 300
技能自測 301
基礎練習題 304
一般習題 308
難題 314
設計題 316
計算機輔助設計題 319
技能自測答案 322
術語和概念 322
第6章 線性回饋系統的穩定性 324
6.1 穩定性的概念 324
6.2 勞斯-赫爾維茨穩定性判據 327
6.3 回饋控制系統的相對穩定性 333
6.4 狀態變數系統的穩定性 334
6.5 設計實例 336
6.6 利用控制系統設計軟件分析系統的穩定性 343
6.7 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 348
6.8 小結 351
技能自測 351
基礎練習題 353
一般習題 357
難題 362
設計題 365
計算機輔助設計題 367
技能自測答案 369
術語和概念 369
第7章 根軌跡法 371
7.1 引言 371
7.2 根軌跡的概念 371
7.3 繪製根軌跡 375
7.4 應用根軌跡法進行參數的設計 387
7.5 靈敏度與根軌跡 391
7.6 PID控制器 395
7.7 負增益根軌跡 404
7.8 設計實例 408
7.9 利用控制系統設計軟件分析根軌跡 416
7.10 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 420
7.11 小結 421
技能自測 423
基礎練習題 427
一般習題 431
難題 442
設計題 446
計算機輔助設計題 453
技能自測答案 455
術語和概念 455
第8章 頻率回應法 457
8.1 引言 457
8.2 頻率回應圖 459
8.3 頻率回應測量 476
8.4 頻域性能指標 477
8.5 對數幅相圖 480
8.6 設計實例 481
8.7 利用控制系統設計軟件的頻率回應法 488
8.8 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 493
8.9 小結 495
技能自測 497
基礎練習題 501
一般習題 504
難題 514
設計題 516
計算機輔助設計題 519
技能自測答案 521
術語和概念 521
第9章 頻域穩定性 523
9.1 引言 523
9.2 s 平面上的圍線映射 524
9.3 奈奎斯特穩定性判據 529
9.4 相對穩定性與奈奎斯特穩定性判據 537
9.5 利用頻域方法確定系統的時域性能指標 542
9.6 系統頻寬 548
9.7 時延系統的穩定性 549
9.8 設計實例 552
9.9 頻域中的PID控制器 566
9.10 利用控制系統設計軟件分析頻域穩定性 567
9.11 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 576
9.12 小結 577
技能自測 584
基礎練習題 586
一般習題 592
難題 603
設計題 607
計算機輔助設計題 612
技能自測答案 614
術語和概念 614
第10章 回饋控制系統設計 616
10.1 引言 616
10.2 系統設計方法 617
10.3 串聯校正器 618
10.4 用伯德圖設計超前校正器 621
10.5 用根軌跡法設計超前校正器 626
10.6 用積分型校正器設計回饋控制系統 631
10.7 用根軌跡法設計滯後校正器 633
10.8 用伯德圖設計滯後校正器 636
10.9 在伯德圖上用解析法進行系統的設計 640
10.10 帶有前置濾波器的回饋控制系統 641
10.11 設計具有最小節拍回應的系統 643
10.12 設計實例 645
10.13 利用控制系統設計軟件設計控制系統 653
10.14 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 658
10.15 小結 660
技能自測 661
基礎練習題 664
一般習題 668
難題 678
設計題 681
計算機輔助設計題 686
技能自測答案 688
術語和概念 688
第11章 狀態變數回饋系統設計 689
11.1 引言 689
11.2 能控性和能觀性 690
11.3 全狀態回饋控制設計 694
11.4 觀測器設計 698
11.5 觀測器和全狀態回饋控制的集成 701
11.6 參考輸入信號 706
11.7 最優控制系統 708
11.8 內模設計 714
11.9 設計實例 716
11.10 利用控制系統設計軟件設計狀態變數回饋 722
11.11 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 726
11.12 小結 727
技能自測 728
基礎練習題 731
一般習題 733
難題 739
設計題 742
計算機輔助設計題 745
技能自測答案 749
術語和概念 749
第12章 魯棒控制系統 751
12.1 引言 751
12.2 魯棒控制系統和系統靈敏度 752
12.3 魯棒性分析 755
12.4 含有不確定參數的系統 758
12.5 魯棒控制系統設計 759
12.6 魯棒PID控制器設計 763
12.7 魯棒內模控制系統 767
12.8 設計實例 769
12.9 偽定量回饋系統 778
12.10 利用控制系統設計軟件設計魯棒控制系統 779
12.11 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 781
12.12 小結 783
技能自測 784
基礎練習題 788
一般習題 789
難題 794
設計題 797
計算機輔助設計題 802
技能自測答案 805
術語與概念 805
第13章 數位控制系統 807
13.1 引言 807
13.2 數位控制系統應用概貌 808
13.3 採樣控制系統 809
13.4 z 變換 811
13.5 閉環回饋採樣控制系統 814
13.6 二階採樣控制系統的性能 817
13.7 帶有數位校正器的閉環系統 819
13.8 數位控制系統的根軌跡 822
13.9 PID控制器的數位實現 824
13.10 設計實例 825
13.11 利用控制系統設計軟件設計數位控制系統 832
13.12 循序漸進設計實例：磁碟機讀取系統 837
13.13 小結 838
技能自測 838
基礎練習題 841
一般習題 844
難題 846
設計題 847
計算機輔助設計題 849
技能自測答案 850
術語與概念 850
附錄A MATLAB基礎知識 851
附錄B MathScript RT模組入門 867
附錄C 符號、計量單位與轉換因數 889
附錄D 拉普拉斯變換對 892
附錄E 矩陣代數簡介 894
附錄F 分貝轉換表 901
附錄G 複數 902
附錄H z 變換對 905
附錄I 用離散時間近似的方法求線性系統的時間回應 906
附錄J 設計輔助知識要點 911
參考文獻 916
