自動(dòng)控制原理

前言

　　自動(dòng)控制技術(shù)已大量應(yīng)用于空間科技、冶金、輕工、機(jī)電工程以及交通管理、環(huán)境保護(hù)等眾多領(lǐng)域。自動(dòng)控制技術(shù)所研究的對(duì)象是自動(dòng)控制系統(tǒng)，而分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)就是自動(dòng)控制原理。一般將自動(dòng)控制原理分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論，考慮到實(shí)際工程的需要以及相當(dāng)一部分院校分別開(kāi)設(shè)這兩門(mén)課程，本書(shū)以經(jīng)典控制理論及其應(yīng)用為主要內(nèi)容，共分9章，內(nèi)容包括自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，控制系統(tǒng)的時(shí)域分析、根軌跡分析和頻域分析，控制系統(tǒng)的頻域設(shè)計(jì)方法，離散控制系統(tǒng)理論與分析，非線性控制系統(tǒng)分析中的描述函數(shù)法和相平面法，以及MATI-AB／Simulink簡(jiǎn)介及其仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。　　本書(shū)力求從理論和工程應(yīng)用的角度，全面和系統(tǒng)地闡述關(guān)于經(jīng)典控制理論的基本內(nèi)容，側(cè)重于基本概念、基本理論和基本方法的介紹。為了適應(yīng)控制技術(shù)和控制理論發(fā)展形勢(shì)的需要，本書(shū)引入了MATLAB／Simulink軟件包應(yīng)用技術(shù)，分別在各章的例題、習(xí)題中運(yùn)用MATLAB編程或在Simulink環(huán)境中仿真。將手工運(yùn)算與計(jì)算機(jī)仿真結(jié)合使問(wèn)題更易理解，結(jié)果采用圖形表示也很直觀?！　”緯?shū)主要特點(diǎn)如下?！　。?）本著“易讀，好教”的教材寫(xiě)作目的，內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要，簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，增加實(shí)例說(shuō)明?！　。?）每章由“本章教學(xué)目標(biāo)與要求”和“引言”開(kāi)始，結(jié)束部分有習(xí)題精解、“學(xué)習(xí)指導(dǎo)及小結(jié)”、“本章知識(shí)架構(gòu)”和“習(xí)題”，并安排了“閱讀材料”，涉及該章內(nèi)容的相關(guān)知識(shí)或控制理論的歷史、發(fā)展、現(xiàn)狀、未來(lái)等，以豐富理工科教材的可讀性?！　。?）每章都有案例分析和仿真，其中有一個(gè)實(shí)例（磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)）貫穿全書(shū)，并運(yùn)用MATLAB／Sinulink編程，得到仿真結(jié)果?！　。?）各章的例題、習(xí)題精解大多數(shù)運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言編程，給出簡(jiǎn)單的程序，或在Simulink仿真環(huán)境中，構(gòu)建仿真模型進(jìn)行仿真?！　。?）書(shū)中對(duì)需要特別注意的地方添加了提示或評(píng)注，以引起重視。每一章的習(xí)題除了常規(guī)的計(jì)算題之外，還設(shè)計(jì)了一定數(shù)量的思考題、選擇題、判斷題，另外還配有全國(guó)高校研究生的幾個(gè)入學(xué)考試題，以滿(mǎn)足不同需要的學(xué)生使用。　　與本書(shū)配套還有基于MATLAB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的輔助教學(xué)和實(shí)驗(yàn)軟件、一些配套的課件、書(shū)中各章習(xí)題的參考答案等，均可以從北京大學(xué)出版社網(wǎng)站免費(fèi)下載。

內(nèi)容概要

本書(shū)為21世紀(jì)全國(guó)本科院校電氣信息類(lèi)創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材。    本書(shū)系統(tǒng)地闡述了自動(dòng)控制理論的基本分析和研究方法，包括自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，控制系統(tǒng)的時(shí)域分析、根軌跡分析和頻域分析，控制系統(tǒng)的頻域設(shè)計(jì)方法，離散控制系統(tǒng)理論與分析，非線性控制系統(tǒng)分析中的描述函數(shù)法和相平面法。本書(shū)書(shū)末附有MATLAB／Simulink簡(jiǎn)介、仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)以及拉氏變換-Z變換表。    與本書(shū)配套的有基于MATLAB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的輔助教學(xué)和實(shí)驗(yàn)軟件，還有配套的課件、書(shū)中各章習(xí)題的參考答案等，這些均是可以免費(fèi)下載的。    本書(shū)可作為普通高等院校自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、通信工程、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)自動(dòng)控制原理課程的教材，也可作為從事自動(dòng)控制的各專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員的自學(xué)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章　緒論　本章教學(xué)目標(biāo)與要求　引言　1.1　自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介　1.2  自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及術(shù)語(yǔ)　1.3　自動(dòng)控制系統(tǒng)的類(lèi)型　　1.3.1　按系統(tǒng)輸入信號(hào)劃分　　1.3.2　按傳送的信號(hào)性質(zhì)劃分　　1.3.3　按描述元件的動(dòng)態(tài)方程劃分　　1.3.4　按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化劃分　1.4　自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)　1.5  自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例　　1.5.1　液面控制系統(tǒng)　　1.5.2　爐溫控制系統(tǒng)　　1.5.3　函數(shù)記錄儀　學(xué)習(xí)指導(dǎo)及小結(jié)　本章知識(shí)架構(gòu)　閱讀材料　習(xí)題第2章　線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　本章教學(xué)目標(biāo)與要求　引言　2.1　控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　　2.1.1　線性系統(tǒng)微分方程的建立方法　　2.1.2　線性系統(tǒng)微分方程的建立實(shí)例　　2.1.3　線性系統(tǒng)的基本特性　　2.1.4　非線性系統(tǒng)微分方程的線性化　2.2　傳遞函數(shù)　　2.2.1　傳遞函數(shù)的概念　　2.2.2　傳遞函數(shù)的定義　　2.2.3　典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)　　2.2.4　傳遞函數(shù)與電氣網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算阻抗　2.3　結(jié)構(gòu)圖　　2.3.1　結(jié)構(gòu)圖的組成　　2.3.2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的建立　　2.3.3　結(jié)構(gòu)圖的等效變換　　2.3.4　控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　2.4　信號(hào)流圖　　2.4.1　信號(hào)流圖中的術(shù)語(yǔ)　　2.4.2　控制系統(tǒng)信號(hào)流圖的繪制　　2.4.3　信號(hào)流圖的簡(jiǎn)化原則　　2.4.4　梅森公式　2.5  習(xí)題精解及MATLAB工具和案例分析　　2.5.1　習(xí)題精解　　2.5.2　案例分析及MATLAB應(yīng)用　學(xué)習(xí)指導(dǎo)及小結(jié)　本章知識(shí)架構(gòu)　閱讀材料　習(xí)題第3章　線性系統(tǒng)的時(shí)域分析　本章教學(xué)目標(biāo)與要求　引言　3.1　性能指標(biāo)　　3.1.1　典型輸入信號(hào)　　3.1.2　動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)　　3.1.3　穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)……第4章　根軌跡第5章　線性系統(tǒng)的頻域分析第6章　控制系統(tǒng)的校正第7章　離散控制系統(tǒng)　第8章　非線性控制系統(tǒng)　第9章　用MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　隨動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)是使被控量以盡可能高的精度跟隨給定值變化。例如炮瞄雷達(dá)的自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、船舶自動(dòng)駕駛儀、函數(shù)記錄儀等均是典型的隨動(dòng)系統(tǒng)?！　?.3.2 按傳送的信號(hào)性質(zhì)劃分　　1.連續(xù)系統(tǒng)　　該系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均是時(shí)間f的連續(xù)函數(shù)，信號(hào)均是可任意取值的模擬量。例如直流電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)、火炮跟蹤系統(tǒng)都屬于連續(xù)系統(tǒng)。　　2.離散系統(tǒng)　　系統(tǒng)中傳遞的信號(hào)有一處或數(shù)處是脈沖序列或數(shù)字編碼時(shí)，稱(chēng)為離散系統(tǒng)。連續(xù)信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣開(kāi)關(guān)的采樣得到以脈沖形式傳送的離散信號(hào)，這樣的離散系統(tǒng)稱(chēng)為采樣控制系統(tǒng)；而引人計(jì)算機(jī)或數(shù)字控制器，使離散信號(hào)以數(shù)碼的形式傳遞的離散系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)字控制系統(tǒng)。例如爐溫控制系統(tǒng)就是典型的離散系統(tǒng)，由于溫度調(diào)節(jié)是一個(gè)大慣性過(guò)程，若采用連續(xù)控制，則無(wú)法解決控制精度和動(dòng)態(tài)性能之間的矛盾?！　?.3.3 按描述元件的動(dòng)態(tài)方程劃分　　1.線性系統(tǒng)　　組成該系統(tǒng)的全部元件都是線性元件，其輸入／輸出靜態(tài)特性均為線性特性，可用一個(gè)或一組線性微分方程描述該系統(tǒng)的輸入和輸出關(guān)系。線性系統(tǒng)的主要特征是具有齊次性和疊加性?！　?.非線性系統(tǒng)　　該系統(tǒng)中含有一個(gè)或多個(gè)非線性元件，其輸入／輸出關(guān)系不能用線性微分方程來(lái)描述。非線性系統(tǒng)還沒(méi)有一種統(tǒng)一完整的分析方法，對(duì)非線性程度不嚴(yán)重的系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，常采用線性系統(tǒng)的理論和方法進(jìn)行近似處理?！　?.3.4 按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化劃分　　1.定常系統(tǒng)　　描述該系統(tǒng)的微分方程的各項(xiàng)系數(shù)不隨時(shí)間變化，是與時(shí)間無(wú)關(guān)的常數(shù)。實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)多數(shù)屬于此類(lèi)系統(tǒng)，或近似于此類(lèi)系統(tǒng)。　　2.時(shí)變系統(tǒng)　　描述某系統(tǒng)的微分方程中只要有一項(xiàng)系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)，該系統(tǒng)就稱(chēng)為時(shí)變系統(tǒng)?！　∽詣?dòng)控制系統(tǒng)還可以按照其他特征來(lái)分類(lèi)，本書(shū)不再一一討論，有興趣的讀者可自行參閱相關(guān)文獻(xiàn)。本書(shū)討論的系統(tǒng)一般指線性定常系統(tǒng)。　　……

圖書(shū)封面

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