自動控制原理

前言

我國的高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)適合我國現(xiàn)代化建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展的高技能人才，所以，高等職業(yè)教育在對工業(yè)電氣化技術(shù)、工業(yè)企業(yè)電氣化、工業(yè)電氣自動化、工業(yè)儀表自動化、生產(chǎn)過程自動化、應(yīng)用電子技術(shù)、機電一體化等高等技術(shù)應(yīng)用型相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)過程中，應(yīng)使學(xué)生掌握自動控制原理的基本知識和基本技能，為在今后的生產(chǎn)實踐中靈活地應(yīng)用自動控制原理與技術(shù)解決實際問題打下良好的理論和實踐基礎(chǔ)，《自動控制原理》就成為教學(xué)中的必修課之一。為適應(yīng)我國高等職業(yè)教育的發(fā)展，滿足高等職業(yè)技術(shù)教育的需要，作者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，并查閱和參考了許多相關(guān)的書籍和資料，在化學(xué)工業(yè)出版社的統(tǒng)一組織下，編寫了本教材，可作為高等職業(yè)院校、高等專科院校、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業(yè)技術(shù)學(xué)院相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也適用于五年制高職相關(guān)專業(yè)，并可作為相關(guān)社會從業(yè)人員的業(yè)務(wù)參考書及培訓(xùn)用書。本書的特色體現(xiàn)在以下幾個方面。（1）本書以經(jīng)典線性控制理論為主線，結(jié)合具體應(yīng)用實例，著重敘述自動控制系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、系統(tǒng)性能（穩(wěn)定性、動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能）的分析方法以及改善系統(tǒng)性能的途徑。（2）集理論、實驗、實訓(xùn)、技能訓(xùn)練與應(yīng)用能力培養(yǎng)為一體，體系新穎。（3）保證基礎(chǔ)，加強應(yīng)用，突出能力，突出實際、實用、實踐的原則，貫徹重概念、重結(jié)論的指導(dǎo)思想，注重內(nèi)容的典型性、針對性，加強理論聯(lián)系實際。（4）從應(yīng)用的角度介紹經(jīng)典控制理論的工作原理與工程實用方法，使教材具有實用性，符合高職高專學(xué)生畢業(yè)后的工作需求。（5）講述深入淺出，將知識點與能力點緊密結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和解決現(xiàn)場實際問題的能力。（6）緊密結(jié)合后續(xù)《自動控制系統(tǒng)》課程，列舉工程實例，探討理論應(yīng)用于工程實際的方法。本教材按60～80學(xué)時編寫，各學(xué)校根據(jù)不同的教學(xué)課時可以選擇重點的章節(jié)進行講解。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容包括：自動控制的基本知識；拉氏變換及其應(yīng)用；自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；自動控制系統(tǒng)的時域分析法；自動控制系統(tǒng)的頻域分析法；自動控制系統(tǒng)的根軌跡分析法；自動控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計方法；采樣控制系統(tǒng)的分析方法；自動控制系統(tǒng)的分析與調(diào)試方法；自動控制原理實驗(實訓(xùn))指導(dǎo)。為了便于教師組織教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)，每章在開始時有“學(xué)習(xí)要求”，明確教學(xué)重點和基本要求，對學(xué)生的學(xué)習(xí)也提出學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向；結(jié)束時有“本章小結(jié)”，便于教學(xué)總結(jié)和歸納，方便學(xué)生的理解和復(fù)習(xí)；最后一章是實驗(實訓(xùn))指導(dǎo)，設(shè)定了幾個典型的技能訓(xùn)練項目，內(nèi)容的選擇以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的技能為基本要素，明確技能訓(xùn)練的目的，便于培養(yǎng)和提高學(xué)生的自動控制技術(shù)的實踐技能和應(yīng)用能力；每章還有一定量的習(xí)題，學(xué)生通過練習(xí)，更加深對知識的理解和掌握。     本書可作為高等職業(yè)院校、高等?？圃盒?、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業(yè)技術(shù)學(xué)院的自動化、機電一體化、應(yīng)用電子等專業(yè)的教材，也可供有關(guān)人員參考。

書籍目錄

第1章　自動控制的基本知識　學(xué)習(xí)要求　1.1　自動控制系統(tǒng)術(shù)語　1.2　開環(huán)控制和閉環(huán)控制　1.3　自動控制系統(tǒng)的組成與工作原理　1.4　對自動控制系統(tǒng)的基本要求　本章小結(jié)　習(xí)題第2章　拉氏變換及其應(yīng)用　學(xué)習(xí)要求　2.1　拉氏變換的基本概念　2.2　拉氏變換的運算定理　2.3　拉氏反變換　2.4　應(yīng)用拉氏變換求解微分方程　本章小結(jié)　習(xí)題第3章　自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　學(xué)習(xí)要求　3.1　控制系統(tǒng)的微分方程　3.2　典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)　3.3　自動控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖　3.4　自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　3.5　自動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立與化簡舉例　本章小結(jié)　習(xí)題第4章　自動控制系統(tǒng)的時域分析法　學(xué)習(xí)要求　4.1　控制系統(tǒng)性能指標(biāo)及其動態(tài)性能分析　4.2　控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　4.3　控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析　4.4　用時域分析法分析控制系統(tǒng)性能舉例　本章小結(jié)　習(xí)題第5章　自動控制系統(tǒng)的頻域分析法　學(xué)習(xí)要求　5.1　頻率特性的基本概念　5.2　典型環(huán)節(jié)和系統(tǒng)的頻率特性　5.3　用頻域分析法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性　5.4　開環(huán)頻率特性與閉環(huán)系統(tǒng)性能的關(guān)系　5.5　閉環(huán)頻率特性與時域指標(biāo)的關(guān)系　5.6　用頻域分析法分析系統(tǒng)性能舉例　本章小結(jié)　習(xí)題第6章　自動控制系統(tǒng)的根軌跡分析法　學(xué)習(xí)要求　6.1　根軌跡分析法的基本概念　6.2　根軌跡繪制的基本規(guī)則　6.3　廣義根軌跡　6.4　利用根軌跡分析系統(tǒng)性能　本章小結(jié)　習(xí)題第7章　自動控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計　學(xué)習(xí)要求　7.1　系統(tǒng)校正的一般方法　7.2　頻域法校正系統(tǒng)設(shè)計　7.3　控制系統(tǒng)的工程設(shè)計方法　本章小結(jié)　習(xí)題第8章　采樣控制系統(tǒng)分析　學(xué)習(xí)要求　8.1　采樣控制系統(tǒng)的基本概念　8.2　采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　8.3　采樣控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)　8.4　采樣控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析　8.5　采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　8.6　采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析　本章小結(jié)　習(xí)題第9章　自動控制系統(tǒng)的分析與調(diào)試　學(xué)習(xí)要求　9.1　自動控制系統(tǒng)的分析步驟　9.2　自動控制系統(tǒng)的調(diào)試方法　9.3　自動控制系統(tǒng)的維護使用　本章小結(jié)　習(xí)題第10章　自動控制原理實驗（實訓(xùn)）指導(dǎo)附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（2）快速性為了更好地完成控制任務(wù)，控制系統(tǒng)僅僅滿足穩(wěn)定性要求是不夠的，還必須對其過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態(tài)性能?？焖傩灾傅氖窍到y(tǒng)動態(tài)過程進行的時間長短。過渡時間持續(xù)很長，將使系統(tǒng)長久地出現(xiàn)偏差，同時也說明系統(tǒng)響應(yīng)遲鈍，難以跟蹤快速變化的輸入信號。系統(tǒng)動態(tài)過程的時間越短，反應(yīng)就越快，快速性就越好。例如，對于穩(wěn)定的高射炮射角隨動系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，但對于目標(biāo)變動迅速，而炮身跟蹤目標(biāo)所需過渡過程時間過長，就不可能擊中目標(biāo)；對用于穩(wěn)定的自動駕駛儀系統(tǒng)，當(dāng)飛機受陣風(fēng)擾動而偏離預(yù)定航線時，具有自動使飛機恢復(fù)預(yù)定航線的能力，但在恢復(fù)過程中，如果機身搖晃幅度過大，或恢復(fù)速度過快，就會使乘客感到不適；函數(shù)記錄儀記錄輸入電壓時，如果記錄筆移動很慢或擺動幅度過大，不僅會使記錄曲線失真，而且還會損壞記錄筆，因此，對控制系統(tǒng)過渡過程的時間（即快速性）和最大振蕩幅度（即超調(diào)量）一般都有具體要求。（3）準(zhǔn)確性理想情況下，當(dāng)過渡過程結(jié)束后，被控量達到的穩(wěn)定值（即平衡狀態(tài)）應(yīng)與期望值一致。但實際上，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、外作用形式和摩擦、間隙等非線性因素的影響，被控量的穩(wěn)態(tài)值與期望值之間會有誤差存在，稱為穩(wěn)態(tài)誤差。

編輯推薦

《自動控制原理》是由化學(xué)工業(yè)出版社出版的?！蹲詣涌刂圃怼诽厣骸蹲詣涌刂圃怼芬越?jīng)典線性控制理論為主線，結(jié)合具體應(yīng)用實例，著重敘述自動控制系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、系統(tǒng)性能（穩(wěn)定性、動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能）的分析方法以及改善系統(tǒng)性能的途徑。通過典型應(yīng)用實例進行原理分析，強化對學(xué)生職業(yè)技能的培養(yǎng)與訓(xùn)練。從應(yīng)用的角度，介紹經(jīng)典控制理論的工作原理與工程實用方法，使教材具有實用性，符合高職高專學(xué)生畢業(yè)后的工作需求。

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