自動(dòng)控制原理

前言

自動(dòng)控制原理是自動(dòng)化學(xué)科的重要理論基礎(chǔ)，是專門研究有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中基本概念、基本原理和基本方法的一門課程，也是高等學(xué)校自動(dòng)化類專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)理論課程。學(xué)好自動(dòng)控制理論，對掌握自動(dòng)化技術(shù)有著重要作用。本書第1版是為適應(yīng)自動(dòng)化學(xué)科的發(fā)展，擴(kuò)寬專業(yè)面、優(yōu)化整體教學(xué)體系的教學(xué)改革形勢，按照“理論講透，重在應(yīng)用”的原則，總結(jié)了作者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和課程教學(xué)改革的成果，參考了國內(nèi)外控制理論及應(yīng)用發(fā)展的方向，經(jīng)反復(fù)討論編寫而成的。幾年來，控制理論的教學(xué)在高等院校有了較大的發(fā)展，我們修訂這部教材是適時(shí)的。2007年，本書列選為“普通商等教育‘十一五’國家級規(guī)劃教材”。在第1版的基礎(chǔ)上，本書按照新教學(xué)大綱的要求重新編寫，突出了基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和易讀性。以工程應(yīng)用為背景，全面闡述自動(dòng)控制的基本理論、基本概念和基本方法，并有實(shí)例分析貫穿始終，選例結(jié)合典型生產(chǎn)過程實(shí)例，其中增加的一些內(nèi)容已在教學(xué)中實(shí)踐過。本書分8章及3個(gè)附錄。主要內(nèi)容分為4大部分：第一部分包括基本概念、線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域響應(yīng)分析、根軌跡分析、頻域特性分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正，這些內(nèi)容屬于線性定常連續(xù)控制系統(tǒng)問題，闡明了自動(dòng)控制的3個(gè)基本問題，即模型、分析和控制；第二部分闡述非線性系統(tǒng)的基本理論和分析方法，包括相平面法和描述函數(shù)法，目的是為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下一定的基礎(chǔ)；第三部分有意加強(qiáng)了作為數(shù)字控制理論基礎(chǔ)的采樣控制系統(tǒng)的討論，重點(diǎn)介紹了采樣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)定性分析與采樣系統(tǒng)的校正；第四部分包括MATLAB與Simulink軟件支持下的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)，設(shè)置于各章的最后一節(jié)中。與第1版相比，本書的內(nèi)容有較大改動(dòng)，全書新編寫的和增補(bǔ)的內(nèi)容有：基本概念和相應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例，線性常微分方程求解，傳遞函數(shù)零點(diǎn)和極點(diǎn)對系統(tǒng)輸出的影響，方框圖利用梅森公式求傳遞函數(shù)，實(shí)驗(yàn)方法建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，二階系統(tǒng)的過阻尼動(dòng)態(tài)分析、單位斜坡響應(yīng)及非零初始條件下的輸出響應(yīng)分析，高階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析，根軌跡的基本概念如根軌跡與系統(tǒng)性能、閉環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)與開環(huán)零點(diǎn)、極點(diǎn)之間的關(guān)系，根軌跡繪制的基本規(guī)則（如根軌跡的分離點(diǎn)和匯合點(diǎn)的多種求取、根之和、根之積等），多變量根軌跡、零極點(diǎn)對根軌跡的影響，利用根軌跡分析系統(tǒng)性能，頻率特性的圖形、利用頻率特性分析系統(tǒng)品質(zhì)、MATLAB頻域特性分析，頻率法串聯(lián)校正、復(fù)合校正實(shí)例，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的MATLAB實(shí)現(xiàn)，非線性系統(tǒng)概念（非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)及分析設(shè)計(jì)方法）、非線性系統(tǒng)相平面圖的解析繪制、由相軌跡求取時(shí)間、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及非線性系統(tǒng)的簡化，采樣過程的數(shù)學(xué)描述、采樣周期的選擇等。

內(nèi)容概要

　　普通高等教育“十一五”國家規(guī)劃教材，比較全面地闡述自動(dòng)控制的基本理論及應(yīng)用。全書共分8章和3個(gè)附錄，主要內(nèi)容包括：線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域響應(yīng)分析、根軌跡法、頻域特性分析、控制系統(tǒng)的設(shè)汁與校正、非線性系統(tǒng)分析、采樣控制系統(tǒng)，以及在MATLAB與simulink支持下對控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)。全書內(nèi)容取材新穎，闡述深入淺出。為了便于自學(xué)，各章均附有豐富的例題和習(xí)題?！　　蹲詣?dòng)控制原理（第2版）》可作為高等院校自動(dòng)化等專業(yè)的本科生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的研究生或從事自動(dòng)化技術(shù)工作的人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 開環(huán)控制和閉環(huán)控制1.1.1 開環(huán)控制1.1.2 閉環(huán)控制（反饋控制）1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及術(shù)語1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型1.3.1 按信號流向劃分1.3.2 按系統(tǒng)輸入信號劃分1.3.3 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)1.3.4 定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)1.3.5 連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)1.3.6 單輸入單輸出系統(tǒng)與多輸人多輸出系統(tǒng)1.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本要求1.5 自動(dòng)控制課程的主要任務(wù)1.5.1 階躍函數(shù)1.5.2 斜坡函數(shù)（等速度函數(shù)）1.5.3 拋物線函數(shù)（等加速度函數(shù)）1.5.4 脈沖函數(shù)1.5.5 正弦函數(shù)1.6 自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例1.6.1 造紙機(jī)分部傳動(dòng)控制系統(tǒng)1.6.2 谷物濕度控制系統(tǒng)1.6.3 烘烤爐溫度控制系統(tǒng)本章小結(jié)習(xí)題第2章 線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1 線性系統(tǒng)的微分方程2.2 微分方程的線性化2.3 傳遞函數(shù)2.3.1 傳遞函數(shù)的概念2.3.2 傳遞函數(shù)的特點(diǎn)2.3.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)2.4 方框圖2.4.1 方框圖2.4.2 系統(tǒng)方框圖的構(gòu)成2.4.3 環(huán)節(jié)間的連接2.4.4 方框圖的變換和簡化2.5 信號流圖2.5.1 信號流圖的定義2.5.2 系統(tǒng)的信號流圖2.5.3 信號流圖的定義和術(shù)語2.5.4 信號流圖的性質(zhì)2.5.5 信號流圖的簡化2.5.6 信號流圖的增益公式2.6 MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示2.6.1 傳遞函數(shù)2.6.2 傳遞函數(shù)的特征根及零、極點(diǎn)圖2.6.3 控制系統(tǒng)的方框圖模型2.6.4 控制系統(tǒng)的零、極點(diǎn)模型2.6.5 狀態(tài)空間表達(dá)式本章小結(jié)習(xí)題第3章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析3.1 線性定常系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)3.2 控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)3.2.1 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)3.2.2 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)3.3 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性3.3.1 穩(wěn)定性的概念3.3.2 線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件3.3.3 勞斯判據(jù)（Routh判據(jù)）3.3.4 赫爾維茨判據(jù)（Hurwitz判據(jù)）3.3.5 系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定性的影響3.3.6 相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量3.4 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差3.4.1 誤差及穩(wěn)態(tài)誤差的定義3.4.2 穩(wěn)態(tài)誤差分析3.4.3 穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算3.4.4 應(yīng)用靜態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算給定信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差3.4.5 擾動(dòng)信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系3.4.6 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的途徑3.4.7 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)3.5 一階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)3.5.1 數(shù)學(xué)模型3.5.2 單位階躍響應(yīng)3.5.3 性能指標(biāo)3.5.4 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)3.6 二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)3.6.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.6.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)3.6.3 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)3.7 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)3.7.1 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)3.7.2 高階系統(tǒng)的降階3.7.3 零、極點(diǎn)對階躍響應(yīng)的影響3.8 用MATLAB和Simulink進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析3.8.1 單位脈沖響應(yīng)3.8.2 單位階躍響應(yīng)3.8.3 斜坡響應(yīng)3.8.4 任意函數(shù)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)3.8.5 由系統(tǒng)傳遞函數(shù)求系統(tǒng)的響應(yīng)3.8.6 系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)3.8.7 simulink建模與仿真本章小結(jié)習(xí)題第4章 根軌跡法4.1 根軌跡的基本概念4.1.1 根軌跡4.1.2 根軌跡的基本條件4.2 繪制根軌跡的基本規(guī)則4.3 根軌跡繪制舉例4.4 廣義根軌跡4.4.1 參數(shù)根軌跡4.4.2 多參數(shù)根軌跡簇4.4.3 正反饋系統(tǒng)的根軌跡（零度根軌跡）4.5 根軌跡分析系統(tǒng)的性能4.5.1 根軌跡確定系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)4.5.2 根軌跡分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性4.5.3 開環(huán)零點(diǎn)對根軌跡的影響4.5.4 開環(huán)極點(diǎn)對根軌跡的影響4.6 MATLAB繪制系統(tǒng)的根軌跡本章小結(jié)習(xí)題第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析5.1 頻率特性5.1.1 頻率特性概述5.1.2 頻率特性的求取5.1.3 頻域性能指標(biāo)5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性5.2.1 概述5.2.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性5.3 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性5.3.1 系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性5.3.2 系統(tǒng)開環(huán)極坐標(biāo)圖（奈氏圖）5.3.3 最小相位和非最小相位系統(tǒng)5.4 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)5.4.1 映射定理5.4.2 Nyquist軌跡及其映射5.4.3 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)5.4.4 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)二5.4.5 Nyquist對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)5.5 控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性5.5.1 增益裕量5.5.2 相角裕量5.5.3 用幅相頻率特性曲線分析系統(tǒng)穩(wěn)定性5.6 閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性5.6.1 等M圓（等幅值軌跡）5.6.2 等N圓（等相角軌跡）5.6.3 利用等M圓和等N圓求單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性5.6.4 非單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性5.7 用頻率特性分析系統(tǒng)品質(zhì)5.7.1 閉環(huán)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系5.7.2 開環(huán)頻率特性與時(shí)域響應(yīng)的關(guān)系5.8 MATLAB頻域特性分析5.8.1 Bode圖5.8.2 Nyquist圖5.8.3 Nichols圖本章小結(jié)習(xí)題第6章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正6.1 概述6.1.1 系統(tǒng)的性能指標(biāo)6.1.2 系統(tǒng)的校正第7章 非線性系統(tǒng)分析第8章 采樣控制系統(tǒng)

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《自動(dòng)控制原理(第2版)》是由電子工業(yè)出版社出版。

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