（必修）自动控制理论 A

最近由 W·D·Gaster 于 2025 年 7 月 17 日更新：将系统与控制仓库内容与本仓库合并 (#19)

23 级考虑到电气同学对自动控制理论的需求，在大二春季学期开设《系统与控制》作为电气的自动控制理论课程。自动化的学生在大三秋季学期补完原《自动控制理论 A》剩余内容。本页面资料全部对应 4.5 学分的原课程，查找《系统与控制》资料的同学可根据当前授课及作业内容自行选用本仓库资料。

课程名称	开课专业	开课学期	学分	主要内容
自动控制理论 A	自动化	大三秋	4.5	线性系统数学模型、线性系统时域分析、根轨迹分析、频域稳定性分析
自动控制理论	电气工程及其自动化	大二春	3.0	线性连续系统数学模型、线性连续系统时域分析、根轨迹分析、频域分析与校正、非线性系统分析
系统与控制	自动化与电气工程	大二春	3.0	线性连续系统数学模型、线性连续系统时域分析、根轨迹分析、频域稳定性分析
新自动控制理论 A	23 级自动化	大三秋	2.0	线性离散系统建模与时域分析、状态空间表达式建模与时域分析、Lyapunov 稳定性分析

教材和参考书

自动控制理论是控制科学与工程的考研科目之一，哈工大指定的 801 考试参考书目为：

自动控制原理（上下册）. 裴润，宋申民。哈尔滨工业大学出版社。2006
自动控制原理（第七版）. 胡寿松。科学出版社。2019（现在已经有第八版了）
现代控制理论。刘豹，唐万生。机械工业出版社。2006

张宏伟老师推荐了 3 本质量非常高的国外的教材：

Modern Control Systems 14th Edition. Richard Dorf, Robert Bishop. Pearson. 2021. 中译本《现代控制系统》
Modern Control Engineering 5th Edition. K.Ogata. Pearson. 2009. 中译本《现代控制工程》
Feedback Control of Dynamic Systems 8th Edition. G.Franklin, J.Powell, A.Emami-Naeini. Pearson. 2019. 中译本《自动控制原理与设计》

以上 3 本的英文版和中译版在深圳大学城图书馆均有纸质馆藏，只是版本未必最新。

张老师还推荐了王天威（B 站 DR_CAN）的《控制之美（卷 1）》，作为科普也很不错。

授课教师

张宏伟
- 负责前半部分的教学
- 上课和聊天一样，会将知识引申到课外的领域中
- 考勤频率低
张颖
- 负责后半部分的教学
- 教学节奏较慢，有一种回到中学课堂的感觉
- 几乎每节课都会考勤点名，一次点名一个班

文 / Maxwell Jay, 2025.1

张宏伟老师上课以吹水为主，对于想快速掌握本课程知识而不想浪费时间的同学，不建议听课。

文 / Oliver Wu, 2025.2

张宏伟老师上课思维发散，但是例题有给比较充分时间上课完成，且对例题比较好的讲解；

张颖老师上课思维较为连贯，但是上课速度缓慢，PPT 有大量的例题没有给时间完成。

文 / Gaster, 2025.6

关于授课内容

以下为 4.5 学分的授课内容。

理论授课（64 学时）

绪论（2 学时）
- 控制论的历史
- 控制系统的基本概念、基本结构和组成、基本要求
控制系统的数学模型（14 学时）
- 微分方程和传递函数（4 学时）
- 方框图和信号流图（4 学时）
- 离散系统建模（4 学时）
- 系统的状态空间表达式（2 学时）
控制系统的时域分析（14 学时）
- 连续系统时域分析（8 学时）
- 离散系统时域分析（2 学时）
- 状态空间表达式的时域分析（4 学时）
控制系统的稳定性及稳态误差（16 学时）
- 连续系统的稳定性及劳斯判据（2 学时）
- 离散系统稳定性及劳斯判据（2 学时）
- 稳态误差分析（4 学时）
- Lyapunov 稳定性分析（4 学时）
- 基于根轨迹法的稳定性分析（4 学时）
控制系统的频域分析（8 学时）
- 线性系统的频率特性（4 学时）
- 频域稳定性分析和奈奎斯特判据（4 学时）

实验（8 学时）

实验一：直流伺服系统的时域特性分析
实验二：连续系统和离散系统的稳定性分析
实验三：直流伺服系统的根轨迹分析
实验四：直流伺服系统的频率特性分析

上机实验（4 学时）

上机一：控制系统的模型描述与时域分析
上机二：线性系统的根轨迹和频域分析

以下为 23 级大二春季学期《系统与控制》的授课内容。

理论授课（36 学时）

绪论（2 学时）
- 控制论的历史
- 控制系统的基本概念、基本结构和组成、基本要求
线性连续系统的数学模型（8 学时）
- 微分方程模型
- 传递函数
- 方框图和信号流图
线性连续系统的时域分析（8 学时）
- 一阶系统时域分析
- 二阶系统时域分析
- 高阶系统的定性分析
线性连续系统的稳定性（10 学时）
- 基于传递函数的稳定性分析和劳斯判据
- 稳态误差分析
- 基于根轨迹法的稳定性分析
控制系统的频域分析（8 学时）
- 线性系统的频率特性
- 频域稳定性分析和奈奎斯特判据

实验（8 学时）

实验一：直流伺服系统的时域特性分析
实验二：线性连续系统的稳定性分析
实验三：直流伺服系统的根轨迹分析
实验四：直流伺服系统的频率特性分析

上机实验（4 学时）

上机一：控制系统的模型描述与时域分析
上机二：线性系统的根轨迹和频域分析

文 / Gaster，2025.7

关于作业

自控理论的作业布置频率较高，基本上每周一次
张宏伟老师的作业题目有一部分是原创的，颇具挑战性
张颖老师的作业基本来自教材课后题，难度适中

文 / Maxwell Jay, 2025.1

关于考试

2024 年的期末考试题目明显出得很难，但出分时大家发现比想象的高。因此深圳校区的考试难度我暂时得不出结论。

对考试分数有要求的话，建议找考研题来做。

文 / Maxwell Jay, 2025.1

同上，想多练练手就刷本校考研题。因为我们学校的考试风格与考研题接近。

文 / Oliver Wu, 2025.2

看来 24 秋的期末像是一次意外，25 春《系统与控制》的考试（线性连续部分）又回归了往年的难度，难度低于考研题，由于知识点减少，考察的也比较细。

文 / Gaster, 2025.6

学习建议

课程并没有指定使用哪本书作为教材，相反，你应该尽量向不同的参考书学习。同一个知识点，不同的书会有不同的解释，可以帮助你更好地理解。

而且自动控制理论作为考研科目，知识体系相对成熟，网络资源也很丰富。

如果在备考时感觉某类题型弄不明白，直接在网上搜索基本上都有结果。

文 / Maxwell Jay, 2025.1

本门课是系统建模与分析部分，重点是时域分析，关注系统的快准稳三大要求和性能指标。有一些思路是在电路分析中已经用过的分析方法，如时域阶跃响应和频率特性。根轨迹重点掌握绘制方法，频域响应掌握 Nyquist 图和 Bode 图的绘制以及奈奎斯特判据。本门课关注时域 - 频域 - 复频域的联系和转化，关注系统复频域模型和实际响应之间的关系。

如果想更深入学习控制理论，可以参考Gaster 的控制理论笔记和SSC 的电机驱动学习笔记。