自動控制理論

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)全面地介紹了經(jīng)典控制理論的基本內(nèi)容，主要包括：自動控制概論、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的時域分析法、線性系統(tǒng)的根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻域分析法、線性系統(tǒng)的綜合與校正、采樣控制系統(tǒng)。同時，介紹了MATLAB軟件在自動控制系統(tǒng)仿真中的基本應(yīng)用。為便于讀者深入理解本書的重要概念，每章都選配了一定數(shù)量的習(xí)題并提供部分參考答案。　　本書可作為高等院校本科非自動化專業(yè)及相近專業(yè)的“自動控制理論”或類似課程的教材，也可作為各類院校?？茖哟蜗嚓P(guān)專業(yè)類似課程的選用教材，并可作為電子信息類或其他與控制有關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章 自動控制概論1.1 自動控制與自動控制系統(tǒng)的基本概念1.1.1 自動控制理論1.1.2 反饋控制原理1.1.3 自動控制系統(tǒng)基本控制方式1.2 自動控制系統(tǒng)示例1.2.1 函數(shù)記錄儀1.2.2 鍋爐液位控制系統(tǒng)1.3 自動控制系統(tǒng)的分類1.3.1 線性連續(xù)控制系統(tǒng)1.3.2 線性定常離散控制系統(tǒng)1.3.3 非線性控制系統(tǒng)1.4 對控制系統(tǒng)的基本要求1.4.1 基本要求的提法1.4.2 典型外作用第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1 自動控制系統(tǒng)微分方程的建立2.1.1 線性元器件的微分方程2.1.2 控制系統(tǒng)的微分方程2.1.3 線性系統(tǒng)的特性2.2 非線性微分方程的線性化2.3 傳遞函數(shù)2.3.1 傳遞函數(shù)的定義2.3.2 傳遞函數(shù)的基本性質(zhì)2.3.3 控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)及傳遞函數(shù)2.4 控制系統(tǒng)的方框圖和傳遞函數(shù)2.4.1 框圖的組成2.4.2 系統(tǒng)框圖的建立2.4.3 框圖的等效變換2.4.4 自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2.5 信號流圖和梅遜公式2.5.1 信號流圖的術(shù)語和性質(zhì)2.5.2 梅遜增益公式2.6 脈沖響應(yīng)2.7 MATLAB在本章中的應(yīng)用第3章 線性系統(tǒng)的時域分析法3.1 系統(tǒng)時間響應(yīng)的性能指標(biāo)3.1.1 典型輸入信號3.1.2 時域性能指標(biāo)3.2 一階系統(tǒng)的時域響應(yīng)3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.2.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)3.2.3 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)3.2.4一階系統(tǒng)的理想單位脈沖響應(yīng)3.2.5 一階系統(tǒng)的單位加速度響應(yīng)3.3 二階系統(tǒng)的時域響應(yīng)3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)3.3.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)過程分析3.3.4 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)3.4 高階系統(tǒng)的時域響應(yīng)3.4.1 高階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)3.4.2 系統(tǒng)的主導(dǎo)極點與偶極子3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析3.5.1 穩(wěn)定的概念和定義3.5.2　線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件3.5.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)3.5.4 赫爾維茲判據(jù)3.6 線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計算3.6.1 穩(wěn)態(tài)誤差的定義3.6.2 系統(tǒng)類型3.6.3 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差3.6.4 提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法3.7 MATLAB在本章中的應(yīng)用3.7.1 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)3.7.2 控制系統(tǒng)的時域響應(yīng)第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法4.1 根軌跡法的基本概念4.1.1 根軌跡的定義4.1.2 根軌跡方程與系統(tǒng)性能4.1.3 根軌跡的幅值條件與相角條件4.2 根軌跡的繪制4.2.1 繪制根軌跡的基本規(guī)則4.2.2 繪制零度根軌跡4.2.3 繪制開環(huán)零、極點變化時的根軌跡4.3 控制系統(tǒng)性能的根軌跡分析4.3.1 閉環(huán)零、極點位置對系統(tǒng)性能的影響4.3.2 單位階躍響應(yīng)的根軌跡分析4.4 MATLAB在繪制根軌跡圖中的應(yīng)用4.4.1 函數(shù)及調(diào)用格式4.4.2 分析設(shè)計工具rltool的應(yīng)用習(xí)題第5章 頻域分析法第6章 線性系統(tǒng)的綜合與校正第7章 采樣控制系統(tǒng)

章節(jié)摘錄

　　第1章　自動控制概論　　本章簡要介紹自動控制系統(tǒng)的基本概念，是了解和掌握自動控制技術(shù)的必修內(nèi)容。介紹了根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)和要求，大致確定系統(tǒng)應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)示意圖；掌握開環(huán)控制和閉環(huán)控制特點；了解對自動控制系統(tǒng)性能的要求，及其自動控制系統(tǒng)的類型、組成框圖?！　”菊轮饕獌?nèi)容：　　控制系統(tǒng)的基本概念、特點與作用；　　自動控制系統(tǒng)組成及分類；　　對自動控制系統(tǒng)性能的要求?！　?.1 自動控制與自動控制系統(tǒng)的基本概念　　自動控制是在沒有人直接干預(yù)下，利用物理裝置對生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程進(jìn)行合理的控制，使被控制的物理量保持恒定或者按照一定的規(guī)律變化。自動控制系統(tǒng)則是為實現(xiàn)某一控制目標(biāo)所需要的所有物理部件的有機(jī)組合體。例如：　?、贁?shù)控車床按照預(yù)定程序自動地切削工件；　　②化學(xué)反應(yīng)爐的溫度或壓力自動地維持恒定；　?、劾走_(dá)和計算機(jī)組成的導(dǎo)彈發(fā)射和制導(dǎo)系統(tǒng)；　?、茏詣拥貙?dǎo)彈引導(dǎo)到敵方目標(biāo)；　?、轃o人駕駛飛機(jī)按照預(yù)定航跡自動升降和飛行；　?、奕嗽煨l(wèi)星準(zhǔn)確地進(jìn)入預(yù)定軌道運行并回收?！　≡谧詣涌刂葡到y(tǒng)中，被控制的設(shè)備或過程稱為被控對象或?qū)ο?；被控制的物理量稱為被控量或輸出量；決定被控量的物理量稱為控制量或給定量；妨礙控制量對被控量進(jìn)行正常控制的所有因素稱為擾動量。給定量和擾動量都是自動控制系統(tǒng)的輸入量。擾動量按其來源可分為內(nèi)部擾動和外部擾動。　　1.1.1　自動控制理論　　自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，其發(fā)展經(jīng)歷了如下3個階段?！　、僖詡鬟f函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入/單輸出、線性定常系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題?！　、诂F(xiàn)代控制理論。它主要研究具有高性能、高精度的多變量變參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎(chǔ)的狀態(tài)空間法。

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