自動控制原理學習輔導與習題解答

前言

　　目前，自動控制技術已廣泛地應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和國防建設。指導自動控制系統(tǒng)分析和設計的控制理論也有了很大的發(fā)展，它的概念、方法和體系已經(jīng)滲透到許多學科領域，已經(jīng)成為工科院校的一門重要的技術基礎課程?！　”緯譃閮善５谝黄譃榫胖v，概述了自動控制原理各部分的基本概念、基本理論和基本方法。每講包含兩節(jié)，其中第一節(jié)“內(nèi)容提要”簡述了本講的主要知識點，對這部分內(nèi)容如果需要詳細的了解必須和教材相對應的章節(jié)配合使用；第二節(jié)“基本要求”，概括了學生應當掌握的教學要求；“重點講解”，則是本節(jié)的核心內(nèi)容，匯集了編者在長期教學過程的一些心得和體會，有些內(nèi)容可以作為習題課、輔導課的素材。第二篇是程鵬主編《自動控制原理》教材全部習題的解答，有的習題還提供了多種解法。附錄為六份自我檢測練習題，它們均是曾經(jīng)使用過的完整的試卷。前三份試卷中的每份試卷給定練習時間為三小時；為了便于學生分階段自我檢測，后三份試卷分為上、下兩卷，每份試卷的給定時間為兩小時。　　本書可供電子信息科學類、儀器儀表類、電氣信息類、自動控制類專業(yè)的學生使用，也可供其他非控制類專業(yè)或成人教育、繼續(xù)教育學生學習自動控制原理課程時參考，并可作為報考碩士研究生的考生的復習參考書?！　”緯沙贴i、邱紅專、王艷東合編，具體分工為：程鵬（第一篇和附錄），邱紅專（第二篇第一至四章），王艷東（第二篇第五至九章）。由于本書的內(nèi)容多是在北京航空航天大學自動控制原理課程教學中長期積累而成的，除了前述同仁外，還要感謝教研室的蘇嬡老師和其他老師，他們的教學經(jīng)驗與教學積累對本書內(nèi)容的形成起了重要的作用?！　”緯诰帉戇^程中參考了許多院校專家們編寫的教材和習題集，在此表示感謝。

內(nèi)容概要

　　《自動控制原理學習輔導與習題解答》是根據(jù)高等工業(yè)院校自運控制原理課程大綱，配合程鵬主編《自動控制原理》教材的教學要求編寫的，同時也兼顧了大多數(shù)高等工業(yè)院校碩士研究生入學考試的要求。書中系統(tǒng)地歸納了自動控制原理的基本內(nèi)容和分析、研究方法，包括系統(tǒng)數(shù)學模型的建立，分析系統(tǒng)的時域法、根軌跡法和頻率域方法；線性系統(tǒng)的校正設計；采樣系統(tǒng)理論；非線性系統(tǒng)理論，包括相平面法和描述函數(shù)法；狀態(tài)空間方法基礎。全書以程鵬主編《 自動控制原理》教材的習題解答為主，此外還對自動控制原理的基本要求進行重點講解。書中有多套模擬題，供學生自我檢測時使用。　　《自動控制原理學習輔導與習題解答》可作為在校本、專科生及成人教育、繼續(xù)教育學生學習自動控制原理的輔導教材，也可作為報考碩士研究生的考生的復習參考書。

書籍目錄

第一篇 內(nèi)容提要、基本要求和重點講解第一講 拉普拉斯變換及其應用1.1 內(nèi)容提要1.2 基本要求和重點講解第二講 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型2.1 內(nèi)容提要2.2 基本要求和重點講解第三講 時域分析法3.1 內(nèi)容提要3.2 基本要求和重點講解第四講 根軌跡法4.1 內(nèi)容提要4.2 基本要求和重點講解第五講 頻率域方法5.1 內(nèi)容提要5.2 基本要求和重點講解第六講 控制系統(tǒng)的校正6.1 內(nèi)容提要6.2 基本要求和重點講解第七講 非線性系統(tǒng)理論7.1 內(nèi)容提要7.2 基本要求和重點講解第八講 采樣系統(tǒng)理論8.1 內(nèi)容提要8.2 基本要求和重點講解第九講 狀態(tài)空間方法9.1 內(nèi)容提要9.2 基本要求和重點講解第二篇 《自動控制原理》習題解答第一章 自動控制的一般概念第二章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型第三章 時域分析法第四章 根軌跡法第五章 頻率域方法第六章 控制系統(tǒng)的校正第七章 非線性系統(tǒng)理論第八章 采樣系統(tǒng)理論第九章 狀態(tài)空間方法附錄自我檢測練習試卷一自我檢測練習試卷二自我檢測練習試卷三自我檢測練習試卷四（上卷，下卷）自我檢測練習試卷五（上卷，下卷）自我檢測練習試卷六（上卷，下卷）參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1、掌握由系統(tǒng)輸入-輸出的微分方程式、系統(tǒng)動態(tài)結構圖、及簡單物理模型圖建立系統(tǒng)狀態(tài)空間模型（A，b，c，d）的方法；　　2、熟練掌握矩陣指數(shù)eat的計算方法，熟練掌握由時域和復數(shù)域求解狀態(tài)方程的方法，熟練掌握由動態(tài)方程計算傳遞函數(shù)的公式；　　3、正確理解可逆線性變換，熟練掌握可逆線性變換前、后動態(tài)方程各矩陣的關系；　　4、正確理解可控性和可觀測性的概念，熟練掌握和運用可控性判據(jù)和可觀性判據(jù)；　　5、熟練掌握可逆線性變換矩陣的構成方法，能將可控系統(tǒng)（或是可觀系統(tǒng)）通過可逆線性變換化為可控標準形（或是可觀標準形），能將不可控系統(tǒng)（或是不可觀系統(tǒng)）通過可逆線性變換進行可控性分解（或是可觀性分解）；　　6、正確理解對偶原理，會將原系統(tǒng)的有關可觀測性的問題轉化為對偶系統(tǒng)的可控性問題來研究，或者將原系統(tǒng)的有關可控性的問題轉化為對偶系統(tǒng)的可觀測性問題來研究；　　7、正確理解單變量系統(tǒng)零、極點對消與動態(tài)方程可控、可觀測的關系，熟練掌握傳遞函數(shù)的可控性標準形實現(xiàn)、可觀性標準形實現(xiàn)、對角形實現(xiàn)的構成方法；　　8、正確理解狀態(tài)反饋對可控性，可觀性的影響，正確理解狀態(tài)反饋可任意配置閉環(huán)極點的充要條件，能熟練地根據(jù)給定的期望閉環(huán)極點計算反饋增益陣；　　9、熟練掌握全維狀態(tài)觀測器的公式和設計方法，熟練掌握由觀測器得到的狀態(tài)估計值代替狀態(tài)值構成的狀態(tài)反饋系統(tǒng)，由于分離特性，可分別進行閉環(huán)極點配置和觀測器極點配置；

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