控制工程基礎(chǔ)

前言

本書以大學(xué)本科教育為背景，結(jié)合編者近些年的教學(xué)實(shí)踐，以經(jīng)典控制理論為主要內(nèi)容，系統(tǒng)且有重點(diǎn)地論述連續(xù)控制系統(tǒng)的分析和研究方法。考慮計(jì)算機(jī)應(yīng)用的推廣和求解手段的進(jìn)步，還簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)離散控制系統(tǒng)的概念和基本分析方法。本書注重將經(jīng)典的理論知識(shí)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合，更有利于工科學(xué)生對(duì)控制理論的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。書中給出了大量控制工程中常用術(shù)語的英文表述，可增強(qiáng)讀者對(duì)控制領(lǐng)域科技英語的認(rèn)知，為閱讀控制類英文原版資料奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，將MATLAB仿真技術(shù)應(yīng)用到控制系統(tǒng)分析方法中，使工程實(shí)例與仿真程序的應(yīng)用融為一體，更有利于提高學(xué)習(xí)效果。全書共分八章。內(nèi)容包括控制工程的基本概念，拉普拉斯變換；系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)及穩(wěn)定性分析，根軌跡設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的頻率特性，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正，離散控制系統(tǒng)的基本知識(shí)等。各章節(jié)內(nèi)容概括如下：第一章介紹機(jī)械工程控制的基本概念和控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)。第二章闡述常用時(shí)間函數(shù)的拉普拉斯變換和基本的拉普拉斯變換定理（如果讀者已經(jīng)具備了拉普拉斯變換方面的知識(shí)，可以跳過本章）。第三章研究動(dòng)態(tài)系統(tǒng)（大多為機(jī)械、電氣和電子系統(tǒng)）的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)出它們的傳遞函數(shù)。第四章研究具有階躍、斜坡和脈沖輸入的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析，還介紹了穩(wěn)定性概念及勞斯穩(wěn)定判據(jù)。第五章研究控制系統(tǒng)的根軌跡分析方法并詳細(xì)討論了根軌跡的作圖方法。第六章介紹頻率響應(yīng)的基本知識(shí)，討論了頻率特性的極坐標(biāo)圖和對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，并在此基礎(chǔ)上，介紹奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)以及用伯德穩(wěn)定判據(jù)來判斷系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性等系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法。第七章研究采用頻率響應(yīng)法的設(shè)計(jì)和校正技術(shù)，其中詳細(xì)地介紹了采用伯德圖方法的超前、滯后以及超前－滯后校正裝置的設(shè)計(jì)，PID控制以及對(duì)控制器的參數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化選取的方法。第八章介紹離散控制系統(tǒng)的基本知識(shí)和基于z變換的數(shù)學(xué)分析方法。本書強(qiáng)調(diào)基本概念，在知識(shí)的介紹過程中力求避免高深的數(shù)學(xué)論證，同時(shí)也提供了一些數(shù)學(xué)證明以加深讀者對(duì)有關(guān)內(nèi)容的理解。書中的例題經(jīng)過精心安排，在各部分內(nèi)容介紹中，適時(shí)插入MATLAB仿真程序強(qiáng)化理論知識(shí)的驗(yàn)證，使讀者可以很好地理解所討論的相關(guān)內(nèi)容。每章后面都配有習(xí)題，書后附有習(xí)題答案，以便讀者鞏固所學(xué)知識(shí)。

內(nèi)容概要

　　《控制工程基礎(chǔ)》以大學(xué)本科教育為背景，以經(jīng)典控制理論為主要內(nèi)容，系統(tǒng)且有重點(diǎn)地論述連續(xù)控制系統(tǒng)的分析和研究方法?？紤]到計(jì)算機(jī)應(yīng)用的推廣和求解手段的進(jìn)步，還簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)離散控制系統(tǒng)的概念和基本分析方法。　　全書共分八章。內(nèi)容包括控制工程的基本概念，拉普拉斯變換，系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析、穩(wěn)定性概念及勞斯穩(wěn)定判據(jù)，根軌跡設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的頻率特性、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)以及用伯德穩(wěn)定判據(jù)來判斷系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性等系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正技術(shù)，離散控制系統(tǒng)的基本知識(shí)等?！　　犊刂乒こ袒A(chǔ)》適用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電子信息工程、測(cè)控技術(shù)與儀器、熱能與動(dòng)力工程、工業(yè)工程、材料科學(xué)等專業(yè)大學(xué)本科生作為教材使用，也可供系統(tǒng)與控制領(lǐng)域的廣大工程技術(shù)人員和科技工作者學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

第一章 緒論第一節(jié) 控制論的基本含義第二節(jié) 控制的基本方式第三節(jié) 反饋控制系統(tǒng)的基本組成第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類第五節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求第六節(jié) 自動(dòng)控制的應(yīng)用舉例第七節(jié) MATLAB在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用第八節(jié) 本課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法習(xí)題第二章 拉普拉斯變換第一節(jié) 拉普拉斯變換簡(jiǎn)介第二節(jié) 拉普拉斯變換的性質(zhì)第三節(jié) 拉普拉斯反變換第四節(jié) 用拉普拉斯變換解線性微分方程習(xí)題第三章 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型第一節(jié) 概述第二節(jié) 系統(tǒng)的微分方程第三節(jié) 傳遞函數(shù)第四節(jié) 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)第五節(jié) 相似原理第六節(jié) 系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化第七節(jié) 控制系統(tǒng)的信號(hào)流圖第八節(jié) 系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述習(xí)題第四章 系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析第一節(jié) 時(shí)域響應(yīng)概述第二節(jié) 典型的輸人信號(hào)第三節(jié) 控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)第四節(jié) 一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)第五節(jié) 二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)第六節(jié) 欠阻尼二階系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)第七節(jié) 高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)第八節(jié) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析第九節(jié) 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差習(xí)題第五章 根軌跡設(shè)計(jì)方法第一節(jié) 根軌跡的基本概念第二節(jié) 繪制根軌跡的基本條件第三節(jié) 繪制根軌跡的基本規(guī)則第四節(jié) 廣義根軌跡第五節(jié) 利用根軌跡分析系統(tǒng)的性能習(xí)題第六章 頻率特性分析法第一節(jié) 頻率特性概述第二節(jié) 頻率特性的極坐標(biāo)圖第三節(jié) 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)第四節(jié) 頻率特性的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖第五節(jié) 伯德穩(wěn)定判據(jù)第六節(jié) 系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性第七節(jié) 閉環(huán)頻率特性及頻域性能指標(biāo)習(xí)題第七章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正第一節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正的概述第二節(jié) 常用校正裝置及其特性第三節(jié) 串聯(lián)校正第四節(jié) PID校正器的設(shè)計(jì)習(xí)題第八章 離散控制系統(tǒng)第一節(jié) 線性離散系統(tǒng)概述第二節(jié) 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié) 脈沖傳遞函數(shù)第四節(jié) 離散系統(tǒng)的性能分析習(xí)題附錄習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（二）控制理論的研究對(duì)象控制論的研究是面向系統(tǒng)的。廣義地說，從控制論大學(xué)科的角度看，控制論是研究信息的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳遞、控制、預(yù)報(bào)的科學(xué)。簡(jiǎn)而言之，是研究有輸入與輸出信息的系統(tǒng)。但從工程控制的角度來說，控制理論研究的對(duì)象可狹義地定義為這樣一種信息系統(tǒng)，即根據(jù)期望的輸出來改變輸入，使系統(tǒng)的輸出能有某種預(yù)期的效果。（三）控制理論在工程中的應(yīng)用方法控制論是應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，它的某些理論的研究要借助于抽象數(shù)學(xué)。而控制理論的研究成果若要應(yīng)用于實(shí)際工程中，就必須在理論概念與用來解決這些問題的實(shí)用方法之間架設(shè)一座橋梁。理論本身不能直接解決工程技術(shù)中的實(shí)際問題，要靠工程領(lǐng)域中相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。錢學(xué)森在《工程控制論》再版前言中指出“無論學(xué)習(xí)工程控制論的讀者或者研究工作者，都至少應(yīng)該熟悉一個(gè)具體領(lǐng)域中的工程實(shí)際問題，這樣才能對(duì)這一學(xué)科中的基本命題、方法和結(jié)論有深刻的理解”。比如：在工業(yè)生產(chǎn)以及交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域中，利用機(jī)械系統(tǒng)（包括流體系統(tǒng)）進(jìn)行生產(chǎn)的過程是最為廣泛存在的，所以就有必要建立以機(jī)械工程技術(shù)問題為主要研究對(duì)象的“機(jī)械工程控制論”或簡(jiǎn)稱“機(jī)械控制工程”這樣一門技術(shù)科學(xué)。三、工程控制論工程控制論研究以工程技術(shù)為對(duì)象的控制論問題。具體地講，是研究在這一工程領(lǐng)域中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題，也就是研究系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。例如，在機(jī)床數(shù)控技術(shù)中，調(diào)整到一定狀態(tài)的數(shù)控機(jī)床就是系統(tǒng)，數(shù)控指令就是輸入，與數(shù)控機(jī)床有關(guān)的運(yùn)動(dòng)就是輸出。因此，就系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系而言，控制工程主要研究并解決如下幾個(gè)方面的問題：（1）當(dāng)系統(tǒng)已定，并且輸入已知時(shí)，求出系統(tǒng)的輸出（響應(yīng)），并通過輸出來研究系統(tǒng)本身的有關(guān)問題，即系統(tǒng)分析；（2）當(dāng)系統(tǒng)已定，且系統(tǒng)的輸出也已給定，要確定系統(tǒng)的輸入應(yīng)使輸出盡可能符合給定的最佳要求，即系統(tǒng)的最優(yōu)控制；（3）當(dāng)輸入已知，且輸出也是給定時(shí)，確定系統(tǒng)以使得輸出盡可能符合給定的最佳要求，此即最優(yōu)設(shè)計(jì)；

編輯推薦

《控制工程基礎(chǔ)》：全國(guó)教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題研究成果。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    控制工程基礎(chǔ) PDF格式下載

---