自動控制原理

前言

自動控制原理是自動化學科的重要理論基礎，是專門研究有關自動控制系統(tǒng)中基本概念、基本原理和基本方法的一門課程，也是高等學校自動化類專業(yè)的一門核心基礎理論課程。學好自動控制理論，對掌握自動化技術有著重要作用。本書第1版是為適應自動化學科的發(fā)展，擴寬專業(yè)面、優(yōu)化整體教學體系的教學改革形勢，按照“理論講透，重在應用”的原則，總結了作者多年的教學經驗和課程教學改革的成果，參考了國內外控制理論及應用發(fā)展的方向，經反復討論編寫而成的。幾年來，控制理論的教學在高等院校有了較大的發(fā)展，我們修訂這部教材是適時的。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版的基礎上，本書按照新教學大綱的要求重新編寫，突出了基礎性、先進性和易讀性。以工程應用為背景，全面闡述自動控制的基本理論、基本概念和基本方法，并有實例分析貫穿始終，選例結合典型生產過程實例，其中增加的一些內容已在教學中實踐過。本書分8章及3個附錄。主要內容分為4大部分：第一部分包括基本概念、線性系統(tǒng)的數學模型、時域響應分析、根軌跡分析、頻域特性分析、控制系統(tǒng)設計與校正，這些內容屬于線性定常連續(xù)控制系統(tǒng)問題，闡明了自動控制的3個基本問題，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法，目的是為學生進一步學習后續(xù)課程打下一定的基礎；第三部分有意加強了作為數字控制理論基礎的采樣控制系統(tǒng)的討論，重點介紹了采樣系統(tǒng)的數學模型、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)的計算機輔助分析與設計，設置于各章的最后一節(jié)中。與第1版相比，本書的內容有較大改動，全書新編寫的和增補的內容有：基本概念和相應的應用實例，線性常微分方程求解，傳遞函數零點和極點對系統(tǒng)輸出的影響，方框圖利用梅森公式求傳遞函數，實驗方法建立系統(tǒng)的數學模型，二階系統(tǒng)的過阻尼動態(tài)分析、單位斜坡響應及非零初始條件下的輸出響應分析，高階系統(tǒng)的動態(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、極點與開環(huán)零點、極點之間的關系，根軌跡繪制的基本規(guī)則（如根軌跡的分離點和匯合點的多種求取、根之和、根之積等），多變量根軌跡、零極點對根軌跡的影響，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、MATLAB頻域特性分析，頻率法串聯校正、復合校正實例，控制系統(tǒng)設計的MATLAB實現，非線性系統(tǒng)概念（非線性系統(tǒng)的特點及分析設計方法）、非線性系統(tǒng)相平面圖的解析繪制、由相軌跡求取時間、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及非線性系統(tǒng)的簡化，采樣過程的數學描述、采樣周期的選擇等。

內容概要

　　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控制的基本理論及應用。全書共分8章和3個附錄，主要內容包括：線性系統(tǒng)的數學模型、時域響應分析、根軌跡法、頻域特性分析、控制系統(tǒng)的設汁與校正、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)進行計算機輔助分析與設計。全書內容取材新穎，闡述深入淺出。為了便于自學，各章均附有豐富的例題和習題?！　　蹲詣涌刂圃恚ǖ?版）》可作為高等院校自動化等專業(yè)的本科生教材，也可供相關專業(yè)的研究生或從事自動化技術工作的人員參考。

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 自動控制系統(tǒng)的組成及術語1.3 自動控制系統(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 自動控制系統(tǒng)性能的基本要求1.5 自動控制課程的主要任務1.5.1 階躍函數1.5.2 斜坡函數（等速度函數）1.5.3 拋物線函數（等加速度函數）1.5.4 脈沖函數1.5.5 正弦函數1.6 自動控制系統(tǒng)實例1.6.1 造紙機分部傳動控制系統(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)本章小結習題第2章 線性系統(tǒng)的數學模型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2.3.1 傳遞函數的概念2.3.2 傳遞函數的特點2.3.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數2.4 方框圖2.4.1 方框圖2.4.2 系統(tǒng)方框圖的構成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語2.5.4 信號流圖的性質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中數學模型的表示2.6.1 傳遞函數2.6.2 傳遞函數的特征根及零、極點圖2.6.3 控制系統(tǒng)的方框圖模型2.6.4 控制系統(tǒng)的零、極點模型2.6.5 狀態(tài)空間表達式本章小結習題第3章 控制系統(tǒng)的時域分析3.1 線性定常系統(tǒng)的時域響應3.2 控制系統(tǒng)時域響應的性能指標3.2.1 穩(wěn)態(tài)性能指標3.2.2 動態(tài)性能指標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（Routh判據）3.3.4 赫爾維茨判據（Hurwitz判據）3.3.5 系統(tǒng)參數對穩(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)誤差的計算3.4.4 應用靜態(tài)誤差系數計算給定信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差3.4.5 擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結構的關系3.4.6 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的途徑3.4.7 系統(tǒng)的動態(tài)誤差系數3.5 一階系統(tǒng)的時域響應3.5.1 數學模型3.5.2 單位階躍響應3.5.3 性能指標3.5.4 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應3.6 二階系統(tǒng)的時域響應3.6.1 二階系統(tǒng)的數學模型3.6.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應3.6.3 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應3.7 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應3.7.1 高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應3.7.2 高階系統(tǒng)的降階3.7.3 零、極點對階躍響應的影響3.8 用MATLAB和Simulink進行瞬態(tài)響應分析3.8.1 單位脈沖響應3.8.2 單位階躍響應3.8.3 斜坡響應3.8.4 任意函數作用下系統(tǒng)的響應3.8.5 由系統(tǒng)傳遞函數求系統(tǒng)的響應3.8.6 系統(tǒng)階躍響應的性能指標3.8.7 simulink建模與仿真本章小結習題第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 參數根軌跡4.4.2 多參數根軌跡簇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4.5.2 根軌跡分析系統(tǒng)的動態(tài)特性4.5.3 開環(huán)零點對根軌跡的影響4.5.4 開環(huán)極點對根軌跡的影響4.6 MATLAB繪制系統(tǒng)的根軌跡本章小結習題第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)對數頻率特性5.3.2 系統(tǒng)開環(huán)極坐標圖（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5.4.4 Nyquist穩(wěn)定判據二5.4.5 Nyquist對數穩(wěn)定判據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5.7.1 閉環(huán)頻域性能指標與時域性能指標的關系5.7.2 開環(huán)頻率特性與時域響應的關系5.8 MATLAB頻域特性分析5.8.1 Bode圖5.8.2 Nyquist圖5.8.3 Nichols圖本章小結習題第6章 控制系統(tǒng)的設計與校正6.1 概述6.1.1 系統(tǒng)的性能指標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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《自動控制原理(第2版)》是由電子工業(yè)出版社出版。

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