自動(dòng)控制原理與CAI教程

前言

　　建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)是1998年教育部新頒布的全國(guó)普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄中的專(zhuān)業(yè)，它是將原來(lái)的供熱通風(fēng)與空調(diào)工程專(zhuān)業(yè)和城市燃?xì)夤?yīng)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行調(diào)整、拓寬而組建的新專(zhuān)業(yè)。專(zhuān)業(yè)的調(diào)整不是簡(jiǎn)單的名稱的變化，而是學(xué)科科研與技術(shù)發(fā)展，以及隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，賦予了這個(gè)專(zhuān)業(yè)新的內(nèi)涵和新的元素。創(chuàng)造健康、舒適、安全、方便的人居環(huán)境是21世紀(jì)本專(zhuān)業(yè)的重要任務(wù)。同時(shí)，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是這個(gè)專(zhuān)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本條件，因而它們和建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)科科研與技術(shù)發(fā)展總是密切相關(guān)、不可忽視的?！　∫粋€(gè)新專(zhuān)業(yè)的組建及其內(nèi)涵的定位，首先是由社會(huì)需求所決定的，也是和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平相關(guān)的。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和大規(guī)模建設(shè)需要大批高素質(zhì)的專(zhuān)業(yè)人才，專(zhuān)業(yè)的發(fā)展和重新定位必然導(dǎo)致培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整和整個(gè)課程體系的改革。培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、富有創(chuàng)新能力”、符合注冊(cè)公用設(shè)備工程師執(zhí)業(yè)資格、并能與國(guó)際接軌的多規(guī)格的專(zhuān)業(yè)人才，以滿足需要，是本專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的目的?！　C(jī)械工業(yè)出版社本著為教學(xué)服務(wù)、為國(guó)家建設(shè)事業(yè)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才、特別是為培養(yǎng)工程應(yīng)用型和技術(shù)管理型人才作貢獻(xiàn)的愿望，積極探索本專(zhuān)業(yè)調(diào)整和過(guò)渡期的教材建設(shè)，組織有關(guān)院校具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教授、副教授主編了這套建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)系列教材。

內(nèi)容概要

本書(shū)是根據(jù)1999年“全國(guó)高等學(xué)校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及主干課程教學(xué)基本要求”編寫(xiě)的。    本書(shū)以建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱工為對(duì)象，重點(diǎn)介紹了自動(dòng)控制的基本概念、基本理論和基本分析方法等經(jīng)典控制理論。全書(shū)共分8章，主要內(nèi)容有控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻率特性分析法、自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、離散系統(tǒng)的分析、MATLAB語(yǔ)言及其在HVAC控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用等。本書(shū)對(duì)基本理論的敘述深入淺出，實(shí)用性強(qiáng)，文字簡(jiǎn)練流暢。每章內(nèi)容均有小結(jié)，除有一般性例題外，還附有一定數(shù)量的綜合性例題分析，以及MATLAB在控制系統(tǒng)分析和計(jì)算方面的應(yīng)用。    本書(shū)可作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱工類(lèi)，以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的“自動(dòng)控制原理”課程的教材，也可作為從事自動(dòng)化工作的科技人員的參考用書(shū)。    本書(shū)配有電子課件，免費(fèi)提供給選用本書(shū)的授課教師，需要者請(qǐng)根據(jù)書(shū)末的“信息反饋表”索取。

書(shū)籍目錄

序前言第1章  緒論  1.1  自動(dòng)控制系統(tǒng)的初步概念  1.2  自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)  1.3  對(duì)控制系統(tǒng)的要求和分析設(shè)計(jì)  1.4  智能控制理論  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題第2章  控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  2.1  拉普拉斯變換  2.2  系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的描述  2.3  典型環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型  2.4  用框圖表示的模型  2.5  信號(hào)流程圖與梅遜公式  2.6  非線性系統(tǒng)  2.7  數(shù)學(xué)模型的MATLAB描述  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題第3章  控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法  3.1  控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)性能指標(biāo)  3.2  一階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)  3.3  二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)  3.4  高階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)  3.5  用MATLAB求控制系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)  3.6  控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題第4章  根軌跡分析法  4.1  根軌跡的基本知識(shí)  4.2  根軌跡的數(shù)學(xué)描述  4.3  根軌跡繪制的基本規(guī)則  4.4  根軌跡繪制的應(yīng)用舉例  4.5  參量根軌跡的繪制  4.6  根據(jù)根軌跡分析系統(tǒng)的性能指標(biāo)  4.7  正反饋系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)的根軌跡  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題第5章  頻率特性分析法  5.1  頻率特性的基本知識(shí)  5.2  頻率特性的基本圖示方法  5.3  典型環(huán)節(jié)的頻率特性  5.4  奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)  5.5  基于頻率特性的控制系統(tǒng)性能分析  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題第6章  自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  6.1  控制系統(tǒng)的校正  6.2  PID校正設(shè)計(jì)  6.3  串聯(lián)校正裝置的型式與特性  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題第7章  離散系統(tǒng)的分析  7.1  采樣過(guò)程和采樣周期  7.2  z變換  7.3  z反變換  7.4  基于z變換的離散系統(tǒng)的分析  7.5  離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  7.6  離散系統(tǒng)的頻率特性  7.7  離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題第8章  MATLAB語(yǔ)言及其在HVAC控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用  8.1  MATLAB的基本知識(shí)  8.2  Simulink仿真  8.3  HVAC控制系統(tǒng)  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題附錄  附錄A  常用命令  附錄B  圖形函數(shù)  附錄C  控制系統(tǒng)的工具箱函數(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)控制起著越來(lái)越重要的作用，無(wú)論是在人造衛(wèi)星、宇宙飛船、導(dǎo)彈制導(dǎo)的尖端技術(shù)領(lǐng)域，還是在機(jī)械、電子、輕工等工業(yè)過(guò)程控制及建筑業(yè)，它所取得的成就都是非常驚人的。自動(dòng)控制技術(shù)把人類(lèi)的許多希望和夢(mèng)想由神話變成了現(xiàn)實(shí)，自動(dòng)控制理論和技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到電氣、機(jī)械、航空、化工、建筑、生物工程等許多學(xué)科和工程領(lǐng)域。自動(dòng)控制理論與實(shí)踐的不斷發(fā)展，為人們提供了設(shè)計(jì)最佳系統(tǒng)的方法，大大提高了生產(chǎn)率，節(jié)省了生產(chǎn)和生活的能源，同時(shí)促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步。目前，越來(lái)越多的大學(xué)將控制論作為國(guó)內(nèi)外許多學(xué)科普遍開(kāi)設(shè)的課程，工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者都十分重視自動(dòng)控制理論的學(xué)習(xí)?！　∽詣?dòng)控制系統(tǒng)源于兩千年前古埃及的水鐘控制和我國(guó)漢代的指南針控制。自動(dòng)控制原理主要講述自動(dòng)控制的基本理論和控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的基本方法?？刂圃戆ń?jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制。經(jīng)典控制理論主要以傳遞函數(shù)為工具和基礎(chǔ)，以頻域法和根軌跡法為核心，研究單變量控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。經(jīng)典控制理論在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)發(fā)展成熟，至今在工程實(shí)踐中仍得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)典控制理論是本教材重點(diǎn)討論的內(nèi)容。現(xiàn)代控制理論從1960年開(kāi)始得到迅速發(fā)展，它以狀態(tài)空間方法作為標(biāo)志和基礎(chǔ)，研究多變量控制系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，以滿足軍事、空間技術(shù)和復(fù)雜的工業(yè)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域?qū)?、速度、重量、加速度、成本、?jié)能等的嚴(yán)格要求。智能控制是控制理論發(fā)展的高級(jí)階段，它主要用來(lái)解決那些用傳統(tǒng)控制方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。智能控制是一門(mén)交叉學(xué)科，著名美籍華人傅京遜教授1971年首先提出智能控制是人工智能與自動(dòng)控制的交叉，即二元論。美國(guó)學(xué)者G.N-Saridis1977年在此基礎(chǔ)上引入運(yùn)籌學(xué)，提出了三元論的智能控制概念。

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