自動(dòng)控制原理

內(nèi)容概要

　　《自動(dòng)控制原理（第2版）》是按照普通高等教育工程應(yīng)用型本科教育系列教材的要求編寫的，比較全面地闡述了自動(dòng)控制的基本理論及應(yīng)用。全書共分8章，主要內(nèi)容包括控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻率特性法、控制系統(tǒng)的綜合校正、非線性控制系統(tǒng)和采樣控制系統(tǒng)分析等內(nèi)容。書中結(jié)合MATLAB軟件在自動(dòng)控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，在各章都有MATLAB相關(guān)知識(shí)的介紹和仿真舉例?！　　蹲詣?dòng)控制原理（第2版）》強(qiáng)調(diào)基本理論及其工程應(yīng)用。全書力求突出重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)物理概念，盡量簡(jiǎn)化繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，敘述深入淺出，通俗易懂，各章都有較多的例題和習(xí)題?！　　蹲詣?dòng)控制原理（第2版）》可作為應(yīng)用型本科自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化及其相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為各類職業(yè)技術(shù)學(xué)院、?？茖W(xué)校和成人高校的相關(guān)專業(yè)教材。

書籍目錄

第2版前言第1章 緒論11.1 自動(dòng)控制理論及其發(fā)展簡(jiǎn)述11.2 自動(dòng)控制的基本概念21.2.1 自動(dòng)控制的基本原理21.2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成31.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類41.3.1 按控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類41.3.2 按系統(tǒng)輸入信號(hào)的變化規(guī)律分類51.3.3 按系統(tǒng)傳輸信號(hào)的特性分類61.3.4 按系統(tǒng)傳輸信號(hào)的時(shí)間性質(zhì)分類71.4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本要求7小結(jié)8習(xí)題9第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型102.1 微分方程102.1.1 微分方程的建立102.1.2 非線性微分方程的線性化112.1.3 線性定常微分方程的求解132.2 傳遞函數(shù)142.2.1 傳遞函數(shù)的基本概念142.2.2 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)152.2.3 傳遞函數(shù)的求取192.3 結(jié)構(gòu)圖202.3.1 結(jié)構(gòu)圖的基本概念202.3.2 結(jié)構(gòu)圖的等效變換及化簡(jiǎn)242.3.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)282.4 信號(hào)流圖312.4.1 信號(hào)流圖的符號(hào)及術(shù)語(yǔ)312.4.2 信號(hào)流圖的等效變換規(guī)則322.4.3 信號(hào)流圖與結(jié)構(gòu)圖的關(guān)系322.4.4 梅遜公式及其應(yīng)用332.5 MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示342.5.1 傳遞函數(shù)模型的MATLAB表示352.5.2 結(jié)構(gòu)圖模型的MATLAB表示36小結(jié)37習(xí)題38第3章 時(shí)域分析法423.1 典型輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo)423.1.1 典型輸入信號(hào)423.1.2 時(shí)域性能指標(biāo)443.2 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析453.2.1 穩(wěn)定的概念453.2.2 線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件453.2.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)463.2.4 胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)503.3 控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能分析513.3.1 一階系統(tǒng)分析513.3.2 二階系統(tǒng)分析523.3.3 高階系統(tǒng)分析593.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析603.4.1 誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義603.4.2 給定輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差613.4.3 擾動(dòng)信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差633.4.4 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)分析643.5 MATLAB用于時(shí)域響應(yīng)分析663.5.1 用MATLAB分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性663.5.2 用MATLAB分析系統(tǒng)的暫態(tài)性能67小結(jié)70習(xí)題70第4章 根軌跡分析法754.1 根軌跡的基本概念754.1.1 根軌跡754.1.2 根軌跡方程764.2 繪制根軌跡的方法774.2.1 繪制根軌跡的基本規(guī)則774.2.2 根軌跡繪制舉例844.3 參量根軌跡864.4 零度根軌跡884.5 用根軌跡分析系統(tǒng)性能894.5.1 由根軌跡增益Kr確定閉環(huán)極點(diǎn)894.5.2 由系統(tǒng)的性能指標(biāo)確定閉環(huán)極點(diǎn)和Kr904.5.3 增加開環(huán)零、極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響914.6 MATLAB用于根軌跡分析954.6.1 根軌跡繪制954.6.2 根軌跡分析97小結(jié)97習(xí)題98第5章 頻率特性法1015.1 頻率特性的基本概念1015.1.1 頻率響應(yīng)1015.1.2 頻率特性的定義1025.1.3 頻率特性的表示1035.2 極坐標(biāo)圖（奈氏圖）1055.2.1 典型環(huán)節(jié)的奈氏圖1055.2.2 控制系統(tǒng)開環(huán)奈氏圖1075.3 伯德圖1095.3.1 典型環(huán)節(jié)的伯德圖1105.3.2 控制系統(tǒng)開環(huán)伯德圖1135.3.3 由伯德圖確定傳遞函數(shù)1155.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)1175.4.1 輻角定理1175.4.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)1185.4.3 伯德圖上的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)1225.5 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性1255.5.1 相位裕量1255.5.2 幅值裕量1255.6 系統(tǒng)頻率特性與時(shí)域性能的關(guān)系1275.6.1 開環(huán)頻率特性與時(shí)域性能的關(guān)系1275.6.2 閉環(huán)頻率特性與時(shí)域性能的關(guān)系1295.7 MATLAB用于頻域分析1315.7.1 用MATLAB命令繪制頻率特性曲線1315.7.2 用MATLAB命令分析系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性133小結(jié)134習(xí)題135第6章 控制系統(tǒng)的綜合校正1396.1 系統(tǒng)校正基礎(chǔ)1396.2 串聯(lián)超前校正1416.2.1 超前校正裝置及特性1416.2.2 串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)1426.3 串聯(lián)滯后校正1456.3.1 滯后校正裝置及特性1456.3.2 串聯(lián)滯后校正設(shè)計(jì)1476.4 串聯(lián)滯后超前校正1506.4.1 滯后超前校正裝置及特性1506.4.2 串聯(lián)滯后超前校正設(shè)計(jì)1526.5 PID控制器1546.5.1 比例控制作用1556.5.2 積分控制作用1556.5.3 比例積分控制作用1566.5.4 比例微分控制作用1566.5.5 比例積分微分控制作用1576.6 串聯(lián)校正的期望特性法1586.6.1 期望特性法1586.6.2 典型期望對(duì)數(shù)幅頻特性1596.6.3 期望特性法設(shè)計(jì)舉例1606.7 局部反饋校正1626.7.1 局部反饋校正的基本原理1626.7.2 局部反饋校正設(shè)計(jì)1636.8 復(fù)合校正1666.8.1 按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正1666.8.2 按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正1676.9 基于MATLAB和Simulink的系統(tǒng)綜合校正設(shè)計(jì)1686.9.1 串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì)1686.9.2 串聯(lián)滯后校正設(shè)計(jì)1696.9.3 Simulink在系統(tǒng)校正中的應(yīng)用170小結(jié)172習(xí)題173第7章 非線性控制系統(tǒng)1767.1 非線性系統(tǒng)概述1767.1.1 非線性系統(tǒng)的特征1767.1.2 非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法1777.1.3 常見的非線性特性及其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響1777.2 描述函數(shù)法1807.2.1 描述函數(shù)的基本概念1807.2.2 典型非線性特性的描述函數(shù)1817.2.3 非線性系統(tǒng)的簡(jiǎn)化1847.2.4 用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性1867.3 相平面法1897.3.1 相平面的基本概念1897.3.2 繪制相軌跡的方法1897.3.3 奇點(diǎn)和極限環(huán)1927.3.4 由相平面求時(shí)間解1957.3.5 非線性系統(tǒng)的相平面法分析1957.4 非線性特性的利用1987.5 基于Simulink的非線性系統(tǒng)分析200小結(jié)201習(xí)題201第8章 采樣控制系統(tǒng)分析2058.1 采樣控制系統(tǒng)的基本概念2058.1.1 采樣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2058.1.2 采樣過程與采樣定理2068.1.3 采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)2078.2 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2098.2.1 z變換的定義2098.2.2 求z變換的方法2098.2.3 z變換的基本定理2128.2.4 z反變換2138.2.5 差分方程及其求解2148.3 脈沖傳遞函數(shù)2178.3.1 脈沖傳遞函數(shù)的定義2178.3.2 開環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)2188.3.3 閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)2208.4 采樣控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析2238.4.1 采樣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析2238.4.2 閉環(huán)極點(diǎn)的位置與動(dòng)態(tài)特性的關(guān)系2248.5 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析2278.5.1 z平面內(nèi)的穩(wěn)定條件2278.5.2 勞斯穩(wěn)定判據(jù)2298.6 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析2308.7 MATLAB用于采樣控制系統(tǒng)分析2318.7.1 數(shù)學(xué)模型處理2318.7.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析2328.7.3 Simulink仿真分析2358.7.4 穩(wěn)定性判定235小結(jié)236習(xí)題237附錄240參考文獻(xiàn)243

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：第1章 緒論1.1 自動(dòng)控制理論及其發(fā)展簡(jiǎn)述自動(dòng)控制技術(shù)是一種運(yùn)用自動(dòng)控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其他信息技術(shù)，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)各類機(jī)器、各種物理參量、工業(yè)生產(chǎn)過程等實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)。隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域及社會(huì)生活的各個(gè)方面，無論是從瓦特的蒸汽機(jī)，還是阿波羅登月、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，無處不顯示著自動(dòng)控制技術(shù)的威力。自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，涉及受控對(duì)象、環(huán)境特征、控制目標(biāo)和控制手段以及它們之間的相互作用，主要研究自動(dòng)控制系統(tǒng)中變量的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和改變這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可能性和途徑，為建造高性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)提供必要的理論手段。古代就有具有“自動(dòng)”功能的控制裝置，即稱為“水鐘”的計(jì)時(shí)器。1765年，瓦特在他發(fā)明的蒸汽機(jī)上設(shè)計(jì)的離心調(diào)速器，被公認(rèn)是首例最成功應(yīng)用反饋調(diào)節(jié)器的自動(dòng)控制裝置。英國(guó)的麥克斯韋對(duì)它的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，于1868年發(fā)表的論文被公認(rèn)為是自動(dòng)控制理論的開端。根據(jù)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展階段，自動(dòng)控制理論一般可分為古典控制理論和現(xiàn)代控制理論。古典控制理論也就是自動(dòng)控制原理，它是從20世紀(jì)20年代到20世紀(jì)40年代形成的以時(shí)域法、頻率法和根軌跡法為主要內(nèi)容的一門獨(dú)立學(xué)科，以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入.單輸出一類定常控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問題。20世紀(jì)60年代，在蓬勃興起的航空航天技術(shù)的推動(dòng)和飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，現(xiàn)代控制理論在古典控制理論的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來。它以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入一多輸出、時(shí)變參數(shù)、高精度復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，并形成了如最優(yōu)控制、最佳濾波、系統(tǒng)辨識(shí)和自適應(yīng)控制等學(xué)科分支。古典控制理論和現(xiàn)代控制理論主要是針對(duì)線性系統(tǒng)的線性理論。20世紀(jì)70年代末，由于被控對(duì)象、環(huán)境、控制任務(wù)的復(fù)雜性，控制理論在非線性系統(tǒng)理論、離散事件系統(tǒng)理論、大系統(tǒng)理論、復(fù)雜系統(tǒng)理論和智能控制理論等方面均有不同程度的發(fā)展。尤其是從“仿人”概念出發(fā)的智能控制，在實(shí)際應(yīng)用方面得到了很快的發(fā)展，它主要包括模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制和專家系統(tǒng)控制等。需要指出的是，控制理論的應(yīng)用和發(fā)展是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展緊密聯(lián)系的，離開了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大、高速的計(jì)算能力，就不可能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的現(xiàn)代自動(dòng)化。另外，使控制理論實(shí)用化的一個(gè)重要途徑就是數(shù)學(xué)模擬（仿真）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。

編輯推薦

《自動(dòng)控制原理(第2版)》是普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化(應(yīng)用型)“十二五”規(guī)劃教材。

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