自動控制技術(shù)

前言

本書結(jié)合當今計算機與微機控制的廣泛使用、新的自控軟件的廣泛應用、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，著重培養(yǎng)學生的技術(shù)應用能力。全書以方法論為主線，盡量簡化理論推導，注重物理概念的闡述與分析；主要的理論教學內(nèi)容都配有相關(guān)的實例分析，做到理論聯(lián)系實際，學以致用；習題中安排較多的讀圖練習，有利于學生自學能力、分析能力和實踐能力的提高?？傊?，本教材力求面向工程實際、面向當今控制技術(shù)，具有實用性、先進性和系統(tǒng)性，分析細致、通俗易懂，能體現(xiàn)高職教育培養(yǎng)生產(chǎn)第一線應用型人才的要求。本書共分8章。包括自動控制系統(tǒng)概述、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、時域分析法、頻率分析法、自動控制系統(tǒng)的校正、直流調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)等。賀力克負責本書編寫思路與編寫大綱的總體規(guī)劃，并對全書進行整理、修改和定稿。第1章、第3章由胡邦南編寫，第2章、第4章由賀力克編寫，第5章由劉崢編寫，第6章、第7章由黃立峰編寫，第8章由張志田編寫。邱麗芳審閱本書時，提出了許多寶貴意見，在此對她表示衷心的感謝。由于編者水平有限，書中存在差錯或不妥之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。本書除了模塊化教學思路之外，還具有以下特色：1.難度適中，強調(diào)直觀尊重已成熟的學科體系與內(nèi)容，以“夯實基礎(chǔ)，面向應用”為原則簡化理論體系，淡化定理、法則、公式的嚴密性和邏輯性，采用數(shù)據(jù)、圖像的方法直觀說明概念、定理、公式，重視數(shù)學語言和數(shù)學符號教學。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)介紹了自動控制系統(tǒng)的基本概念，結(jié)合直流調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動系統(tǒng)，著重敘述了自動控制系統(tǒng)的工作原理、自動調(diào)節(jié)過程、系統(tǒng)數(shù)學模型的建立，以及系統(tǒng)性能——穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、動態(tài)性能的分析；介紹了系統(tǒng)校正的作用和方法，同時以轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)——異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)為主，介紹了交流調(diào)速系統(tǒng)。本書各章配有小結(jié)和習題，全書側(cè)重高等職業(yè)教育加強技術(shù)應用的特點，理論聯(lián)系實際，分析細致，通俗易懂。    本書為高等職業(yè)教育“十一五”規(guī)劃教材，可作為高等職業(yè)院校、高等專科學校、成人高等學校及本科院校開辦的二級職業(yè)技術(shù)學院的電氣、自動化和機電等專業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章  自動控制系統(tǒng)的概述  1.1  引言  1.2  開環(huán)控制和閉環(huán)控制    1.2.1  開環(huán)控制    1.2.2  閉環(huán)控制  1.3  自動控制系統(tǒng)的分類    1.3.1  按給定信號的形式    1.3.2  按系統(tǒng)是否滿足疊加原理分類    1.3.3  按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時間變化分類    1.3.4  按信號傳遞的形式分類  1.4  對自動控制系統(tǒng)性能的要求  小結(jié)  習題第2章  自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型  2.1  數(shù)學模型簡介    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  自動控制系統(tǒng)的框圖    2.3.1  系統(tǒng)框圖的畫法    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)  習題第3章  時域分析法  3.1  典型輸入信號和時域性能指標    3.1.1  典型輸入信號    3.1.2  系統(tǒng)的動態(tài)性能指標  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)的應用  3.3  控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析    3.3.1  一階系統(tǒng)的動態(tài)響應分析    3.3.2  二階系統(tǒng)的動態(tài)響應分析    3.3.3  二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標    3.3.4  高階系統(tǒng)的動態(tài)響應分析  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)誤差與輸入信號間的關(guān)系    3.4.4  自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析舉例  小結(jié)  習題第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)的開環(huán)對數(shù)頻率特性  小結(jié)  習題第5章  自動控制系統(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  復合校正    5.4.1  按輸入補償?shù)膹秃闲Ｕ?   5.4.2  按擾動補償?shù)膹秃闲Ｕ? 小結(jié)  習題第6章  直流調(diào)速系統(tǒng)  6.1  轉(zhuǎn)速負反饋晶閘管直流調(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)的自動調(diào)節(jié)過程    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)的工作原理和自動調(diào)節(jié)過程    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    6.2.6  給定積分器的應用  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  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)  習題第7章  位置隨動系統(tǒng)  7.1  位置隨動系統(tǒng)概述    7.1.1  隨動系統(tǒng)的定義    7.1.2  隨動系統(tǒng)的應用    7.1.3  位置隨動系統(tǒng)的組成    7.1.4  位置隨動系統(tǒng)的特點  7.2  位置信號的檢測及執(zhí)行電機    7.2.1  感應同步器    7.2.2  角位移檢測元件    7.2.3  直流伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與工作特性    7.2.4  交流伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性  7.3  交流位置隨動系統(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  位置隨動系統(tǒng)性能分析  7.4  直流位置隨動系統(tǒng)    7.4.1  系統(tǒng)的組成    7.4.2  專用集成控制芯片的工作原理    7.4.3  微機控制的由L290／1／2芯片組成的直流位置隨動系統(tǒng)的工作原理  7.5  數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)    7.5.1  數(shù)控機床伺服系統(tǒng)原理    7.5.2  數(shù)控機床伺服系統(tǒng)性能分析  小結(jié)  習題第8章  交流調(diào)速系統(tǒng)  8.1  交流調(diào)速的基本類型  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  變頻器的分類和特點    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)  習題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 自動控制系統(tǒng)的概述本章概括敘述了開環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點，介紹了自動控制系統(tǒng)的分類和對自動控制系統(tǒng)性能的要求，并簡單介紹了自動控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究方法。1.1 引言自動控制技術(shù)已廣泛地應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通運輸、空間技術(shù)、管理工程等各個領(lǐng)域。盡管自動控制系統(tǒng)種類繁多，、結(jié)構(gòu)和用途各異，但它們的基本原理是一樣的。自動控制理論就是建立在各種自動控制系統(tǒng)之上的一門學科，它是分析、設(shè)計和調(diào)試自動控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。具有自動功能的裝置很早就出現(xiàn)了，瓦特發(fā)明的蒸汽機上的離心調(diào)速器就是比較自覺地運用反饋原理進行設(shè)計并取得成功的例子。麥克斯韋對它的穩(wěn)定性進行了分析，于1868年發(fā)表的論文當屬很早的理論工作。從20世紀20年代到40.年代形成了以時域法、頻率法和根軌跡法為主要內(nèi)容的古典控制理論。20世紀60年代以來，隨著計算機技術(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80年代后MATLAB軟件的開發(fā)與應用，使得自動控制的研究方法發(fā)生了深刻的變化，功能強大的MATLAB軟件使自動控制系統(tǒng)的仿真與設(shè)計變得簡單、精確和靈活，如今MATLAB已成為控制領(lǐng)域應用最廣的計算機輔助工具軟件。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，人們力求使設(shè)計的控制系統(tǒng)達到最優(yōu)的性能指標。為了使系統(tǒng)在一定的約束條件下，其某項性能指標達到最優(yōu)而實行的控制稱為最優(yōu)控制。當對象或環(huán)境特性變化時，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)了自適應控制。

編輯推薦

《自動控制技術(shù)》：高等職業(yè)教育“十一五”規(guī)劃教材，高職高專機電類教材系列。

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