自動控制原理

內(nèi)容概要

　　本書按照“基礎(chǔ)知識”、“數(shù)學(xué)模型”、“經(jīng)典分析”、“現(xiàn)代分析”的順序編寫，在每種分析中，先研究連續(xù)信號與離散信號，再研究連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)。本書的主要內(nèi)容有：基礎(chǔ)知識、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時域分析、頻域分析、復(fù)頻域分析、控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計、非線性控制系統(tǒng)的分析、狀態(tài)空間分析與綜合。
　　與現(xiàn)有的“自動控制原理”教材相比，本書系統(tǒng)地補充了必需的“信號與系統(tǒng)”內(nèi)容，以盡量滿足教學(xué)的實際需求。本書可作為普通高等院校電氣工程類、自動化類專業(yè)與機械工程類各專業(yè)“自動控制原理”課程的教材或參考書，全書參考學(xué)時數(shù)為90學(xué)時左右。
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書籍目錄

前言
第1章基礎(chǔ)知識
1．1信號
1．1．1信號的描述與分類
1．1．2奇異信號
1．1．3正弦信號
1．1．4信號的基本特性與運算
1．2系統(tǒng)
1．2．1系統(tǒng)簡介
1．2．2系統(tǒng)的特性與分類
1．2．3系統(tǒng)的校正
1．3對控制的基本認(rèn)識
1．3．1控制的主要目的
1．3．2控制的基本方式
1．3．3控制的基本要求
本章小結(jié)
習(xí)題1
第2章系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2．1由系統(tǒng)原理圖畫功能框圖
2．2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
2．2．1基本方法
2．2．2動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換
2．2．3信號流圖與Mason公式
2．3系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2．3．1系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)
2．3．2系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)
2．3．3系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)
2．4系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的試驗測定
2．4．1試驗測定數(shù)學(xué)模型的主要方法
2．4．2時域測定法
2．5系統(tǒng)的模擬
2．5．1連續(xù)系統(tǒng)的模擬
2．5．2離散系統(tǒng)的模擬
本章小結(jié)
習(xí)題2
第3章時域分析
3．1時域分析法及其特點
3．1．1時域分析法與時域指標(biāo)
3．1．2時域分析法的主要特點
3．2系統(tǒng)時域解的結(jié)構(gòu)
3．2．1自由響應(yīng)與強迫響應(yīng)
3．2．2零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)
3．2．3瞬態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)
3．3連續(xù)信號與系統(tǒng)控制的時域分析
3．3．1連續(xù)信號的時域分析
3．3．2用卷積法求零狀態(tài)響應(yīng)
3．3．3一、二階系統(tǒng)的時域分析
3．3．4高階系統(tǒng)的時域分析
3．3．5系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3．3．6系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
3．3．7MATLAB在時域分析法中的應(yīng)用
3．4離散信號與系統(tǒng)控制的時域分析(選學(xué))
3．4．1離散時間基本信號
3．4．2離散時間系統(tǒng)的差分方程及其求解
3．4．3用卷積和求零狀態(tài)響應(yīng)
本章小結(jié)
習(xí)題3
第4章頻域分析
4．1頻域分析法及其特點
4．1．1頻域分析法
4．1．2頻域分析法的主要特點
4．2連續(xù)信號與系統(tǒng)控制的頻域分析
4．2．1信號的頻譜
4．2．2信號的傅里葉變換
4．2．3采樣定理
4．2．4連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析
4．2．5連續(xù)系統(tǒng)的頻率特性
4．2．6 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)與對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)
4．2．7系統(tǒng)Bode圖的三頻段分析與閉環(huán)特性
4．2．8系統(tǒng)頻域指標(biāo)與時域指標(biāo)的關(guān)系
4．3 MATLAB在頻域分析法中的應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題4
第5章復(fù)頻域分析
5．1復(fù)頻域分析法及其特點
5．1．1復(fù)頻域分析法
5．1．2復(fù)頻域分析法的主要特點
5．2連續(xù)系統(tǒng)的復(fù)頻域分析
5．2．1拉氏變換
5．2．2用拉氏變換法求解微分方程
5．2．3RLC電路的復(fù)頻域分析
5．2．4閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡
5．2．5利用根軌跡分析系統(tǒng)的性能
5．3離散系統(tǒng)的復(fù)頻域分析
5．3．1。變換
5．3．2用z變換解差分方程
5．3．3信號的采樣與恢復(fù)
5．3．4離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
5．3．5離散系統(tǒng)的表示和模擬
5．3．6離散系統(tǒng)的性能分析
5．4 MATLAB在復(fù)頻域分析中的應(yīng)用
5．4．1MATLAB在根軌跡分析中的應(yīng)用
5．4．2MATLAB在離散系統(tǒng)中的應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題5
第6章控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計
6．1概述
6．1．1系統(tǒng)校正與設(shè)計的基本步驟
6．1．2系統(tǒng)校正與設(shè)計的性能指標(biāo)
6．1．3系統(tǒng)校正的方式、方法和控制規(guī)律
6．2常用校正裝置及其特性
6．2．1無源校正裝置
6．2．2有源校正裝置
6．3串聯(lián)校正裝置的頻域設(shè)計
6．3．1超前校正的設(shè)計
6．3．2滯后校正的設(shè)計
6．3．3滯后一超前校正的設(shè)計
6．4反饋校正
6．4．1反饋校正的主要作用
6．4．2反饋校正設(shè)計舉例
6．5復(fù)合校正
6．5．1按輸入補償?shù)膹?fù)合校正
6．5．2按干擾補償?shù)膹?fù)合校正
6．6根軌跡法在系統(tǒng)校正中的應(yīng)用
6．6．1用根軌跡法設(shè)計超前校正
6．6．2用根軌跡法設(shè)計滯后校正
6．7MATLAB在系統(tǒng)校正設(shè)計中的應(yīng)用
6．7．1MATLAB相關(guān)函數(shù)介紹
6．7．2MATLAB在根軌跡校正設(shè)計中的應(yīng)用
6．7．3MATLAB在頻率響應(yīng)校正設(shè)計中的應(yīng)用
本章小結(jié)
習(xí)題6
第7章非線性控制系統(tǒng)的分析
7．1典型非線性特性及其對系統(tǒng)性能的影響
7．2非線性控制系統(tǒng)的分析方法
7．2．1相平面法
7．2．2非線性控制系統(tǒng)的相平面分析
7．2．3描述函數(shù)法
7．2．4用描述函數(shù)法分析非線性控制系統(tǒng)
本章小結(jié)
習(xí)題7
第8章狀態(tài)空間分析與綜合
8．1系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
8．1．1系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式
8．1．2狀態(tài)空間表達(dá)式的建立
8．2系統(tǒng)的運動分析
8．2．1線性定常連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
8．2．2線性時變連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
8．2．3線性離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
8．2．4線性連續(xù)時間系統(tǒng)的離散化
8．3線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀性
8．3．1能控性及其判定
8．3．2能觀性及其判定
8．3．3能控性與能觀性的對偶關(guān)系
8．3．4能控標(biāo)準(zhǔn)型與能觀標(biāo)準(zhǔn)型
8．3．5線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解
8．4穩(wěn)定性與李雅普諾夫方法
8．4．1李雅普諾夫穩(wěn)定性定義
8．4．2李雅普諾夫第一法
8．4．3李雅普諾夫第二法
8．5線性定常系統(tǒng)的綜合
8．5．1反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其特性
8．5．2閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置
8．5．3狀態(tài)觀測器及其實現(xiàn)
8．5．4帶觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)
本章小結(jié)
習(xí)題8
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1.3 對控制的基本認(rèn)識 從工程角度而言，通過人或者設(shè)備使技術(shù)裝置、生產(chǎn)過程等按照預(yù)定的要求運行，就是所謂的控制?？刂瓶梢苑譃槿斯た刂婆c自動控制兩種，本書主要研究自動控制問題。 控制理論是研究自動控制規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，包括經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論兩大部分。 經(jīng)典控制理論以反饋理論為基礎(chǔ)，在第二次世界大戰(zhàn)期間得到了充分發(fā)展與完善，主要以傳遞函數(shù)為數(shù)學(xué)模型，重點研究單輸入單輸出線性定常系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題。 現(xiàn)代控制理論則是在20世紀(jì)60年代初期，隨著現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)和電子計算機技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)宇航技術(shù)的要求而逐步建立、完善起來的?，F(xiàn)代控制理論以狀態(tài)空間分析為基本方法，主要研究多輸人多輸出、時變和非線性等控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計問題，包括最優(yōu)控制、最佳濾波、自適應(yīng)控制、系統(tǒng)辯識、隨機控制等。近年來，隨著技術(shù)革命和大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的發(fā)展，已促使控制理論開始向第三代控制理論——大系統(tǒng)理論和智能控制理論發(fā)展。 1.3.1 控制的主要目的 自動控制作為技術(shù)改造和技術(shù)發(fā)展的重要手段，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航天、制導(dǎo)、核能乃至日常生活和社會科學(xué)領(lǐng)域中都起著十分重要的作用。 所謂自動控制，是指在元人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使設(shè)備或生產(chǎn)過程自動地按照預(yù)定的要求運行。 例如，考察發(fā)電機的正常發(fā)電、數(shù)控機床的正常加工、熱處理過程的爐溫控制等具體過程，可以發(fā)現(xiàn)，雖然這三個例子存在很大的差異，但是它們在控制方面有著以下共同之處： 發(fā)電機、機床、熱處理爐都是自動控制的對象——被控對象（受控對象）。 發(fā)電機的電壓和頻率、機床刀具的進(jìn)給量。熱處理爐的爐溫都是被控制的量——被控量（受控量）。 發(fā)電機電壓和頻率的額定要求、機床加工的圖樣要求、熱處理爐的爐溫要求都是自動控制的期望值——給定量（輸入量或指令）。 因此，實質(zhì)上，所謂自動控制，就是在無人直接參與的情況下，利用控制設(shè)備操縱被控對象，使被控量近似等于給定量的過程。 為了某種目的，把控制器、被控對象等部件有機連接成一個自動控制的整體，即成為一個完整的自動控制系統(tǒng)，如圖1.3—1所示。

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