自動控制原理

前言

隨著自動化技術的不斷發(fā)展，“自動控制原理”課程越來越受到重視。實踐證明，該課程不僅對工程技術有較強的指導作用，而且對培養(yǎng)學生的辯證思維能力、提高綜合分析和解決問題的能力、建立理論聯(lián)系實際和團隊協(xié)作的科學觀點都具有重要的指導作用，現(xiàn)已成為各類理工科專業(yè)的必修課程之一。本書是江南大學“自動控制原理”課程組為適應教學研究型大學自動化學科不斷發(fā)展的需求，按照“概念講清、理論講透、重在應用”的原則，總結了多年的教學經(jīng)驗和教學改革成果，參考了國內(nèi)外控制理論的經(jīng)典名著，經(jīng)反復討論編寫而成。本書的主要特色有：（1）適應面廣。本書主要面向教學研究型大學自動化類專業(yè)的學生。但如果教師適當增加一些內(nèi)容也適合研究型大學的學生；適當減少一些內(nèi)容和數(shù)學推導，也適合于教學型大學學生。（2）敘述深入淺出、文字簡明流暢、層次分明。本書初讀起來比較明了，細讀起來又感覺比較深入。教師可以剖析教材進行發(fā)揮，學生通過教師講解能深入理解教材內(nèi)容。既能讓大部分學生基本掌握教學內(nèi)容，也能夠滿足一些優(yōu)秀學生深入學習的需求。（3）注重體系的基本結構，以學生為本，遵循認識規(guī)律，加強能力培養(yǎng)，強調(diào)控制理論的基本概念、基本原理和基本方法，內(nèi)容精練、重點突出。（4）每章前面設置基本要求，最后設置本章小結，便于教學和學習。（5）為方便不同層次的學生和讀者自學，各章都附有較豐富的、有難度層次的典型例題精解和習題，并有部分習題要求應用MATI.AB求解。（6）名詞術語全部采用全國自動化名詞審定委員會公布的規(guī)范名詞，并給出了本書主要專業(yè)術語的中英文對照，以方便學生閱讀相關的英文文獻。（7）將要出版的有學習輔導和習題解答和本書配套，并向教師提供電子教案。全書共8章，主要內(nèi)容分4大部分：第一部分包括控制系統(tǒng)概述和線性定常連續(xù)系統(tǒng)的分析與綜合；第二部分闡述非線性系統(tǒng)的基本理論和分析方法；第三部分為線性離散系統(tǒng)的基本理論和分析方法；第四部分為在：MATIAB與Simulink支持下對控制系統(tǒng)的計算機輔助分析與設計，設置于各章的最后一節(jié)中。本書由江南大學潘豐、徐穎秦任主編，熊偉麗、謝林柏任副主編，其中，潘豐編寫了第1章，熊偉麗編寫了第2、3章，陳珺編寫了第4章及附錄，徐穎秦編寫了第5、6章，陶洪峰編寫了第7章及參考文獻，謝林柏編寫了第8章。全書由潘豐教授統(tǒng)稿。由于作者水平有限，書中難免存在錯誤和不妥之處，請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書是江蘇省高等教育質(zhì)量工程立項建設精品教材，主要面向教學研究型大學自動化類專業(yè)學生。    本書以經(jīng)典控制理論為主，較系統(tǒng)地介紹了自動控制理論的基本內(nèi)容，著重于基本概念、基本理論、基本的分析和設計方法。為適應不同專業(yè)和不同層次教學的需要，各章所述的基本分析方法盡可能做到相對獨立，以便使用者靈活選擇。本書內(nèi)容新穎、實用性強、重點突出，敘述深入淺出、文字簡明流暢。書中除有一般性的例題和習題外，還附有綜合性的例題精解及MATLAB在控制系統(tǒng)分析和設計方面的應用。每章都設有導讀和小結，便于學生學習和總結。    本書可作為普通高等工科學校自動化、電氣工程及其自動化、機械制造及自動化、測控技術與儀器等專業(yè)“自動控制原理”課程(4～72學時)的教材，也可作為自動化類專業(yè)工程技術人員的自學參考用書。

書籍目錄

前言第1章 引論  1.1 自動控制系統(tǒng)概述  1.2 自動控制系統(tǒng)的類型  1.3 控制系統(tǒng)性能的基本要求和本課程的主要任務  1.4 自動控制系統(tǒng)實例  本章小結  習題第2章 制系統(tǒng)的數(shù)學模型  2.1 線性系統(tǒng)的時域數(shù)學模型——微分方程  2.2 非線性數(shù)學模型的線性化  2.3 線性系統(tǒng)的復域數(shù)學模型——傳遞函數(shù)  2.4 控制系統(tǒng)的結構圖  2.5 信號流圖和梅森增益公式  2.6 MATLABqIt數(shù)學模型的表示  本章小結  習越第3章 制系統(tǒng)的時域分析  3.1 系統(tǒng)的時域響應及其性能指標  3.2 一階系統(tǒng)的時域響應  3.3 二階系統(tǒng)的時域響應  3.4 高階系統(tǒng)的時域響應  3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  3.6 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差  3.7 MATLAB在時域分析中的應用  本章小結  習題第4章 根軌跡法  4.1 根軌跡的基本概念  4.2 根軌跡繪制的基本規(guī)則及其應用  4.3 廣義根軌跡  4.4 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法  4.5 MATLAB在根軌跡繪制中的應用  本章小結  習題第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析  5.1 頻率特性  5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性  5.3 控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性  5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)  5.5 穩(wěn)定裕量  5.6 頻率特性與系統(tǒng)性能的關系指標的關系  5.7 例題精解  5.8 MATLAB頻域特性分析  本章小結  習題第6章 控制系統(tǒng)的校正  6.1 校正的基本概念和方法  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 PID控制器  6.6 期望頻率特性法校正  6.7 反饋校正  6.8 復合校正  6.9 例題精解  6.10 基于MATLAB和Simulink的系統(tǒng)校正  本章小結  習題第7章 非線性系統(tǒng)分析第8章 離散控制系統(tǒng)附錄A 常用函數(shù)的z變換和拉普拉斯變換附錄B MATLAB和Simulink簡介附錄C 控制理論中常用術語的中英文對照表參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：過去的一百年是科學和工程技術發(fā)展最迅速的一個世紀，人類的許多希望和夢想，被科學和技術變成現(xiàn)實。其中，自動控制技術所取得的成就和起到的作用給各行各業(yè)的人們留下了深刻的印象。從最初的機械轉(zhuǎn)速、位移的控制到工業(yè)過程中溫度、壓力、流量、物位的控制，從遠洋巨輪到深水潛艇的控制，從電動假肢到機器人的控制，自動控制技術的應用幾乎無處不在。從電氣、機械、航空、化工、核反應到經(jīng)濟管理、生物工程，自動控制理論和技術已經(jīng)介入到許多學科，滲透到各個工程領域。所以，大多數(shù)工程技術人員和科學工作者都希望具備一定的自動控制理論知識，以能夠設計和使用自動控制系統(tǒng)。自動控制原理主要講述自動控制的基本理論和分析、設計控制系統(tǒng)的基本方法。本章描述自動控制的基本概念、任務、控制方式、控制系統(tǒng)的基本組成及對閉環(huán)控制過程進行簡單分析，建立對本學科的一個較為明確的認識。1.1 自動控制系統(tǒng)概述1.1.1 自動控制系統(tǒng)的一般概念所謂自動控制就是在沒有人直接操作的情況下，通過控制器使一個裝置或過程（統(tǒng)稱為控制對象）自動地按照給定的規(guī)律運行，使被控變量能按照給定的規(guī)律變化。系統(tǒng)是指按照某些規(guī)律結合在一起的物體（元部件）的組合，它們互相作用、互相依存，并能完成一定的任務。能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的系統(tǒng)就可稱為自動控制系統(tǒng)。例如：人造衛(wèi)星按指定的軌道運行，并始終保持正確的姿態(tài)，使它的太陽能電池一直朝向太陽，無線電天線一直指向地球；電網(wǎng)的電壓和頻率自動地維持不變；金屬切削機床的速度在電網(wǎng)電壓或負載發(fā)生變化時，能自動保持近似不變。以上這些，都是自動控制的結果?，F(xiàn)代數(shù)字計算機的迅速發(fā)展，為自動控制技術的應用開辟了廣闊的前景，使它不僅大量應用于空間技術、科技、工業(yè)、交通管理、環(huán)境衛(wèi)生等領域，而且它的概念和分析問題的方法也向其他領域滲透，政治、經(jīng)濟、教學等領域中的各種體系，人體的各種功能，自然界中的各種生物學系統(tǒng)，都可視為是一種控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的廣泛應用使生產(chǎn)設備或過程實現(xiàn)自動化，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量，改善了勞動條件。

編輯推薦

《自動控制原理(附電子教案)》是高等院校精品課程系列教材之一。

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