自動(dòng)控制技術(shù)

前言

本書(shū)結(jié)合當(dāng)今計(jì)算機(jī)與微機(jī)控制的廣泛使用、新的自控軟件的廣泛應(yīng)用、電力電子器件的更新、交流調(diào)速取代直流調(diào)速等高新技術(shù)的發(fā)展和高等職業(yè)教育的特點(diǎn)，著重培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。全書(shū)以方法論為主線，盡量簡(jiǎn)化理論推導(dǎo)，注重物理概念的闡述與分析；主要的理論教學(xué)內(nèi)容都配有相關(guān)的實(shí)例分析，做到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用；習(xí)題中安排較多的讀圖練習(xí)，有利于學(xué)生自學(xué)能力、分析能力和實(shí)踐能力的提高?？傊窘滩牧η竺嫦蚬こ虒?shí)際、面向當(dāng)今控制技術(shù)，具有實(shí)用性、先進(jìn)性和系統(tǒng)性，分析細(xì)致、通俗易懂，能體現(xiàn)高職教育培養(yǎng)生產(chǎn)第一線應(yīng)用型人才的要求。本書(shū)共分8章。包括自動(dòng)控制系統(tǒng)概述、自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、頻率分析法、自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正、直流調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動(dòng)系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)等。賀力克負(fù)責(zé)本書(shū)編寫(xiě)思路與編寫(xiě)大綱的總體規(guī)劃，并對(duì)全書(shū)進(jìn)行整理、修改和定稿。第1章、第3章由胡邦南編寫(xiě)，第2章、第4章由賀力克編寫(xiě)，第5章由劉崢編寫(xiě)，第6章、第7章由黃立峰編寫(xiě)，第8章由張志田編寫(xiě)。邱麗芳審閱本書(shū)時(shí)，提出了許多寶貴意見(jiàn)，在此對(duì)她表示衷心的感謝。由于編者水平有限，書(shū)中存在差錯(cuò)或不妥之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。本書(shū)除了模塊化教學(xué)思路之外，還具有以下特色：1.難度適中，強(qiáng)調(diào)直觀尊重已成熟的學(xué)科體系與內(nèi)容，以“夯實(shí)基礎(chǔ)，面向應(yīng)用”為原則簡(jiǎn)化理論體系，淡化定理、法則、公式的嚴(yán)密性和邏輯性，采用數(shù)據(jù)、圖像的方法直觀說(shuō)明概念、定理、公式，重視數(shù)學(xué)語(yǔ)言和數(shù)學(xué)符號(hào)教學(xué)。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)介紹了自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念，結(jié)合直流調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)，著重?cái)⑹隽俗詣?dòng)控制系統(tǒng)的工作原理、自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，以及系統(tǒng)性能——穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、動(dòng)態(tài)性能的分析；介紹了系統(tǒng)校正的作用和方法，同時(shí)以轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)——異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)為主，介紹了交流調(diào)速系統(tǒng)。本書(shū)各章配有小結(jié)和習(xí)題，全書(shū)側(cè)重高等職業(yè)教育加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，理論聯(lián)系實(shí)際，分析細(xì)致，通俗易懂。    本書(shū)為高等職業(yè)教育“十一五”規(guī)劃教材，可作為高等職業(yè)院校、高等專(zhuān)科學(xué)校、成人高等學(xué)校及本科院校開(kāi)辦的二級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的電氣、自動(dòng)化和機(jī)電等專(zhuān)業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章  自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述  1.1  引言  1.2  開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制    1.2.1  開(kāi)環(huán)控制    1.2.2  閉環(huán)控制  1.3  自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)    1.3.1  按給定信號(hào)的形式    1.3.2  按系統(tǒng)是否滿足疊加原理分類(lèi)    1.3.3  按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化分類(lèi)    1.3.4  按信號(hào)傳遞的形式分類(lèi)  1.4  對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的要求  小結(jié)  習(xí)題第2章  自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  2.1  數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介    2.1.1  微分方程式    2.1.2  傳遞函數(shù)    2.1.3  框圖    2.2  典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和功能框圖    2.2.1  比例環(huán)節(jié)    2.2.2  積分環(huán)節(jié)    2.2.3  理想微分環(huán)節(jié)    2.2.4  慣性環(huán)節(jié)    2.2.5  比例微分環(huán)節(jié)    2.2.6  振蕩環(huán)節(jié)    2.2.7  延遲環(huán)節(jié)  2.3  自動(dòng)控制系統(tǒng)的框圖    2.3.1  系統(tǒng)框圖的畫(huà)法    2.3.2  系統(tǒng)框圖的物理含義    2.3.3  框圖的等效變換  2.4  系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的求取    2.4.1  自動(dòng)控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的求取    2.4.2  梅森公式  小結(jié)  習(xí)題第3章  時(shí)域分析法  3.1  典型輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo)    3.1.1  典型輸入信號(hào)    3.1.2  系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)  3.2  控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析    3.2.1  系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念和穩(wěn)定的充分必要條件    3.2.2  代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)    3.2.3  代數(shù)判據(jù)的應(yīng)用  3.3  控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析    3.3.1  一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析    3.3.2  二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析    3.3.3  二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)    3.3.4  高階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析  3.4  控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析    3.4.1  系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念    3.4.2  系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)型別、系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益間的關(guān)系    3.4.3  系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)間的關(guān)系    3.4.4  自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析舉例  小結(jié)  習(xí)題第4章  頻率分析法  4.1  頻率特性的基本概念    4.1.1  頻率特性的概念    4.1.2  頻率特性的圖示方法  4.2  典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性    4.2.1  比例環(huán)節(jié)    4.2.2  積分環(huán)節(jié)    4.2.3  理想微分環(huán)節(jié)    4.2.4  慣性環(huán)節(jié)    4.2.5  比例微分環(huán)節(jié)    4.2.6  振蕩環(huán)節(jié)  4.3  系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性  小結(jié)  習(xí)題第5章  自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正  5.1  校正的基本概念    5.1.1  校正的概念    5.1.2  校正的方式    5.1.3  校正裝置  5.2  串聯(lián)校正    5.2.1  三頻段對(duì)系統(tǒng)性能的影響    5.2.2  串聯(lián)校正方法  5.3  反饋校正    5.3.1  反饋校正的方式    5.3.2  反饋校正的作用  5.4  復(fù)合校正    5.4.1  按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正    5.4.2  按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正  小結(jié)  習(xí)題第6章  直流調(diào)速系統(tǒng)  6.1  轉(zhuǎn)速負(fù)反饋晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)    6.1.1  系統(tǒng)的組成    6.1.2  系統(tǒng)的框圖    6.1.3  系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程    6.1.4  系統(tǒng)的性能分析  6.2  速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)    6.2.1  雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成    6.2.2  系統(tǒng)框圖    6.2.3  雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程    6.2.4  系統(tǒng)性能分析    6.2.5  雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)    6.2.6  給定積分器的應(yīng)用  6.3  雙極晶體管脈寬調(diào)制控制的直流調(diào)速系統(tǒng)    6.3.1  雙極晶體管(BJT)－脈寬調(diào)制(PWM)型直流調(diào)壓電路    6.3.2  由專(zhuān)用集成電路控制的BJT-PWM直流調(diào)速系統(tǒng)    6.3.3  BJT-PWM控制系統(tǒng)的特點(diǎn)  6.4  晶閘管可逆直流調(diào)速系統(tǒng)    6.4.1  電樞可逆線路    6.4.2  可逆拖動(dòng)的四種工作狀態(tài)  6.5  轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)    6.5.1  數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的組成    6.5.2  數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件功能    6.5.3  數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件組成  小結(jié)  習(xí)題第7章  位置隨動(dòng)系統(tǒng)  7.1  位置隨動(dòng)系統(tǒng)概述    7.1.1  隨動(dòng)系統(tǒng)的定義    7.1.2  隨動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用    7.1.3  位置隨動(dòng)系統(tǒng)的組成    7.1.4  位置隨動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)  7.2  位置信號(hào)的檢測(cè)及執(zhí)行電機(jī)    7.2.1  感應(yīng)同步器    7.2.2  角位移檢測(cè)元件    7.2.3  直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與工作特性    7.2.4  交流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性  7.3  交流位置隨動(dòng)系統(tǒng)    7.3.1  系統(tǒng)的組成    7.3.2  系統(tǒng)的組成框圖    7.3.3  系統(tǒng)的工作原理    7.3.4  系統(tǒng)框圖    7.3.5  位置隨動(dòng)系統(tǒng)性能分析  7.4  直流位置隨動(dòng)系統(tǒng)    7.4.1  系統(tǒng)的組成    7.4.2  專(zhuān)用集成控制芯片的工作原理    7.4.3  微機(jī)控制的由L290／1／2芯片組成的直流位置隨動(dòng)系統(tǒng)的工作原理  7.5  數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)    7.5.1  數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)原理    7.5.2  數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)性能分析  小結(jié)  習(xí)題第8章  交流調(diào)速系統(tǒng)  8.1  交流調(diào)速的基本類(lèi)型  8.2  變頻調(diào)速的構(gòu)成及基本要求    8.2.1  變頻調(diào)速的組成    8.2.2  變頻調(diào)速的基本要求  8.3  變頻器的分類(lèi)和特點(diǎn)    8.3.1  間接變頻裝置構(gòu)成及控制方式    8.3.2  電壓源和電流源變頻器    8.3.3  交－直－交電壓源變頻器工作原理  8.4  正弦波脈寬調(diào)制變頻器    8.4.1  SPWM變頻器工作原理    8.4.2  工作原理    8.4.3  對(duì)脈寬調(diào)制的制約條件    8.4.4  SPWM變頻器的同步調(diào)制和異步調(diào)制  8.5  轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)、恒壓頻比控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)  8.6  轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)    8.6.1  轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念    8.6.2  控制規(guī)律    8.6.3  轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)  小結(jié)  習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述本章概括敘述了開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點(diǎn)，介紹了自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)和對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的要求，并簡(jiǎn)單介紹了自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究方法。1.1 引言自動(dòng)控制技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通運(yùn)輸、空間技術(shù)、管理工程等各個(gè)領(lǐng)域。盡管自動(dòng)控制系統(tǒng)種類(lèi)繁多，、結(jié)構(gòu)和用途各異，但它們的基本原理是一樣的。自動(dòng)控制理論就是建立在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)之上的一門(mén)學(xué)科，它是分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。具有自動(dòng)功能的裝置很早就出現(xiàn)了，瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)上的離心調(diào)速器就是比較自覺(jué)地運(yùn)用反饋原理進(jìn)行設(shè)計(jì)并取得成功的例子。麥克斯韋對(duì)它的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，于1868年發(fā)表的論文當(dāng)屬很早的理論工作。從20世紀(jì)20年代到40.年代形成了以時(shí)域法、頻率法和根軌跡法為主要內(nèi)容的古典控制理論。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和航天等高科技技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，又產(chǎn)生了基于狀態(tài)空間模型的現(xiàn)代控制理論。特別是20世紀(jì)80年代后MATLAB軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使得自動(dòng)控制的研究方法發(fā)生了深刻的變化，功能強(qiáng)大的MATLAB軟件使自動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真與設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單、精確和靈活，如今MATLAB已成為控制領(lǐng)域應(yīng)用最廣的計(jì)算機(jī)輔助工具軟件。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，人們力求使設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的性能指標(biāo)。為了使系統(tǒng)在一定的約束條件下，其某項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)而實(shí)行的控制稱(chēng)為最優(yōu)控制。當(dāng)對(duì)象或環(huán)境特性變化時(shí)，為了使系統(tǒng)能自行調(diào)節(jié)，以跟蹤這種變化并保持良好的品質(zhì)，又出現(xiàn)了自適應(yīng)控制。

編輯推薦

《自動(dòng)控制技術(shù)》：高等職業(yè)教育“十一五”規(guī)劃教材，高職高專(zhuān)機(jī)電類(lèi)教材系列。

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