自動控制原理

內(nèi)容概要

本書是高職高專教育新一輪自動化類專業(yè)規(guī)劃教材。該教材從貼近實際應(yīng)用出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了自動控制原理的基本理論及其應(yīng)用，并引入目前控制領(lǐng)域廣泛使用的MATLAB軟件進行輔助分析。全書共分7章，包括：自動控制的基本概念，自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法，控制系統(tǒng)的時域分析法，控制系統(tǒng)的根軌跡分析法，控制系統(tǒng)的頻域分析法，控制系統(tǒng)的校正及非線性系統(tǒng)分析。每章后面配有本章小結(jié)和思考題與習題。另外在附錄中介紹了自動控制系統(tǒng)輔助分析工具——MATLAB軟件及其應(yīng)用。    本書強調(diào)理論的工程應(yīng)用，突出物理概念的理解和掌握，盡量減少繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，前后知識銜接緊密，表述深入淺出，通俗易懂，易于教學(xué)和自學(xué)。    本書可作為高職高專院校電氣工程及自動化類專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為應(yīng)用型本科、成人教育相關(guān)專業(yè)教材，還可供有關(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)的基本概念  1.1 自動控制及自動控制理論的發(fā)展簡述  1.2 自動控制的基本原理與方式  1.3 自動控制系統(tǒng)的分類  1.4 對自動控制系統(tǒng)的基本要求  本章小結(jié)  思考題與習題第2章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法  2.1 控制系統(tǒng)的微分方程  2.2 傳遞函數(shù)  2.3 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖與梅森公式  2.4 控制系統(tǒng)的幾種常用傳遞函數(shù)  2.5 數(shù)學(xué)模型的MATLAB變換  本章小結(jié)  思考題與習題第3章 控制系統(tǒng)的時域分析法  3.1 典型輸入信號和時域性能指標  3.2 一階系統(tǒng)的時域分析  3.3 二階系統(tǒng)的時域分析  3.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  3.5 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析  3.6 MATLAB在時域分析中的應(yīng)用  本章小結(jié)  思考題與習題第4章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法  4.1 根軌跡的概念與根軌跡方程  4.2 繪制根軌跡的基本規(guī)則和方法  4.3 用根軌跡分析控制系統(tǒng)  4.4 根軌跡的改造  4.5 用MATLAB軟件繪制和分析根軌跡圖  本章小結(jié)  思考題與習題第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析法  5.1 頻率特性的基本概念  5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性  5.3 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性  5.4 頻域法分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性  5.5 用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能  5.6 MATLAB在頻域分析巾的應(yīng)用  本章小結(jié)  思考題與習題第6章 控制系統(tǒng)的校正  6.1 系統(tǒng)校正概述  6.2 串聯(lián)超前校正  6.3 串聯(lián)滯后校正  6.4 串聯(lián)滯后一超前校正  6.5 串聯(lián)校正的期望特性法  6.6 PID校正裝置及PID串聯(lián)校正  6.7 反饋校正  6.8 MATLAB用于系統(tǒng)校正設(shè)計  本章小結(jié)  思考題與習題第7章 非線性系統(tǒng)分析  7.1 非線性微分方程的線性化  7.2 典型非線性特性及其對系統(tǒng)性能的影響一  7.3 描述函數(shù)法  7.4 用描述函數(shù)法分析非線性控制系統(tǒng)  本章小結(jié)  思考題與習題附錄A 自動控制系統(tǒng)輔助分析工具——MATLAB軟件及其應(yīng)用  A1 MATLAB概述  A2 MATLAB的安裝與啟動  A3 MATLAB的命令窗口  A4 MATLAB中的命令函數(shù)和M文件  A5 MATLAB中的變量和語句  A6 用MATLAB繪制響應(yīng)曲線  A7 Simulink仿真軟件介紹參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第2章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法 自動控制系統(tǒng)是由控制對象、執(zhí)行機構(gòu)、放大器、檢測（測量）裝置和控制器等組成。要從理論上定性和定量地分析、計算系統(tǒng)的控制性能，必須首先建立描述系統(tǒng)動態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是指描述系統(tǒng)或元件輸入量、輸出量以及內(nèi)部各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式，而把描述各變量動態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式稱為動態(tài)模型。 對系統(tǒng)的分析和研究都依賴于合理的數(shù)學(xué)模型。在建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)、參數(shù)及所要求的計算精度等主要因素建立模型。模型應(yīng)能準確地反映系統(tǒng)的動態(tài)本質(zhì)，同時又能簡化分析計算的工作。常用的動態(tài)數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)及動態(tài)結(jié)構(gòu)圖等。 控制系統(tǒng)或元件的數(shù)學(xué)模型的建立，可以使用解析法和實驗法。所謂解析法，是指根據(jù)系統(tǒng)及元件各變量之間所遵循的物理、化學(xué)定律，列寫出各變量間的數(shù)學(xué)表達式，從而建立起數(shù)學(xué)模型。所謂實驗法，是指對實際系統(tǒng)或元件加入一定形式的輸入信號，根據(jù)輸入信號與輸出信號間的關(guān)系來建立數(shù)學(xué)模型的方法。本章僅討論解析法建模。 2.1控制系統(tǒng)的微分方程 微分方程是描述自動控制系統(tǒng)動態(tài)特性最基本的方法。一個完整的控制系統(tǒng)通常是由若干元件或環(huán)節(jié)以一定方式連接而成的，系統(tǒng)可以是由一個環(huán)節(jié)組成的小系統(tǒng)，也可以是由多個環(huán)節(jié)組成的大系統(tǒng)。對系統(tǒng)中每個具體的元件或環(huán)節(jié)按照其運動規(guī)律可以比較容易地列出其微分方程，然后將這些微分方程聯(lián)立起來，以得出整個系統(tǒng)的微分方程。 2.1.1系統(tǒng)微分方程的建立 解析法建立系統(tǒng)或元件微分方程的一般步驟是： ①根據(jù)實際工作情況，確定系統(tǒng)和各元件的輸入、輸出量； ②將系統(tǒng)劃分為若干環(huán)節(jié)，從輸入端開始，按照信號的傳遞時序及方向，根據(jù)各變量所遵循的物理、化學(xué)定律，列寫出變化（運動）過程中的微分方程組； ③消去中間變量，得到只包含輸入、輸出量的微分方程； ④最后一步為標準化工作，即將與輸入有關(guān)的各項放在等號的右側(cè)，將與輸出有關(guān)的各項放在等號的左側(cè)，并按照降冪排列。最后將系數(shù)化為具有一定物理意義的形式。 下面通過一些例子來具體說明建立系統(tǒng)微分方程的步驟及方法。

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