自動控制原理

前言

本書是依據(jù)高職高專對自動控制原理課程的要求，結(jié)合高職高專教育培養(yǎng)目標(biāo)編寫的。在編寫過程中，充分考慮到高職高專教學(xué)時數(shù)少（計劃60學(xué)時左右），而自動控制原理課程內(nèi)容豐富的特點(diǎn)，以及目前高職高專學(xué)生的知識水平和能力結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，力求做到理論知識“少而精，夠用為度”，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。本書第1版自發(fā)行以來，得到廣大讀者的關(guān)心與幫助，在此向廣大讀者致以深切的謝意。本次再版保留了第工版教材中的“教學(xué)實(shí)驗(yàn)”部分，以強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在自動控制原理中的重要地位；保留了第l版教材附錄中的自動控制原理常見的專業(yè)英語詞匯，其目的是提高讀者專業(yè)英語水平，提倡“雙語”教學(xué)。由于MATLAB軟件已經(jīng)成為一般工科學(xué)校普遍采用的教學(xué)仿真軟件，為了提高讀者對MATLAB仿真技術(shù)的應(yīng)用能力，再版教材中新增加了SISOTOOL工具箱在控制系統(tǒng)補(bǔ)償器中的應(yīng)用，與第工版的第5章內(nèi)容進(jìn)行了整合，作為再版教材的第5章。這部分內(nèi)容主要介紹了如何使用SISOTOOL工具箱，并通過具體例子加以闡述，幫助讀者加深對系統(tǒng)校正原理的理解，提高讀者解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。

內(nèi)容概要

本書主要分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩部分，以經(jīng)典控制理論為主，內(nèi)容包括控制系統(tǒng)的基本概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時域分析法、頻率特性法、系統(tǒng)的校正與設(shè)計、采樣控制系統(tǒng)、狀態(tài)空間法?！　”緯⒅刈詣涌刂圃砼c工程實(shí)踐相結(jié)合，基本原理與方法闡述透徹，層次分明，篇幅簡練，且每章附有小結(jié)和習(xí)題，使本書更具有可教學(xué)性和可自學(xué)性?！　”緯m合作為高職高專電氣自動化專業(yè)及其他相近專業(yè)的教材，也可供從事自動控制工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　控制系統(tǒng)的基本概念 　1.1　控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史 　1.2　控制系統(tǒng)的基本類型 　　1.2.1　恒值控制系統(tǒng)和隨動控制系統(tǒng) 　　1.2.2　線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng) 　　1.2.3　連續(xù)控制系統(tǒng)和采樣控制系統(tǒng) 　　1.2.4　開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng) 　1.3　控制系統(tǒng)的基本要求 　小結(jié) 　習(xí)題 第2章　控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 　2.1　建立動態(tài)微分方程的一般方法 　2.2　傳遞函數(shù) 　　2.2.1　傳遞函數(shù)的基本概念 　　2.2.2　典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù) 　2.3　系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 　　2.3.1　結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)成 　　2.3.2　控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 　2.4　結(jié)構(gòu)圖的等效變換 　　2.4.1　串聯(lián)環(huán)節(jié)的等效變換 　　2.4.2　并聯(lián)環(huán)節(jié)的等效變換 　　2.4.3　反饋環(huán)節(jié)的等效變換 　　2.4.4　結(jié)構(gòu)圖的等效變換法則 　　2.4.5　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖等效變換舉例 　小結(jié) 　習(xí)題 第3章　時域分析法 　3.1　典型輸人信號及時域性能指標(biāo) 　　3.1.1　典型輸入信號 　3.2　控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 　　3.2.1　線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念 　　3.2.2　勞斯判據(jù) 　3.3　一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 　　3.3.1　一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 　　3.3.2　一階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng) 　　3.3.3　一階系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標(biāo) 　　3.3.4　三種典型輸入信號響應(yīng)之間的關(guān)系 　3.4　二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng) 　　3.4.1　二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 　　3.4.2　二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng) 　　3.4.3　二階系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標(biāo) 　　3.4.4　高階系統(tǒng)與閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn) 　3.5　系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析 　　3.5.1　誤差與穩(wěn)態(tài)誤差 　　3.5.2　在典型輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 　　3.5.3　擾動信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 　　3.5.4　減少穩(wěn)態(tài)誤差的措施 　小結(jié) 　習(xí)題 第4章　頻率特性法 第5章　系統(tǒng)的校正與設(shè)計 第6章　采樣控制系統(tǒng) 第7章　狀態(tài)空間法 教學(xué)實(shí)驗(yàn) 附錄A　拉普拉斯變換 附錄B　MATLAB基礎(chǔ)知識簡介 附錄C　常用中英文對照表 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2.現(xiàn)代控制理論階段（20世紀(jì)60-70年代）隨著空間技術(shù)和電子計算機(jī)的快速發(fā)展，促進(jìn)了現(xiàn)代控制理論和技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展。20世紀(jì)50年代初期，空間技術(shù)的發(fā)展迫切需要對多輸人多輸出、高精度參數(shù)的時變系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和分析。當(dāng)時，對于像這類控制系統(tǒng)都是經(jīng)典控制理論無法解決的。于是，出現(xiàn)了把高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組的方法來描述系統(tǒng)的動態(tài)過程，即“狀態(tài)空間法”，這一新的自動控制理論就是現(xiàn)代控制理論。1954年貝爾曼提出了動態(tài)規(guī)劃理論，1956年龐特里亞金提出了極大值原理，1960年卡爾曼發(fā)表了“控制系統(tǒng)的一般理論”，1961年卡爾曼又與布西合作發(fā)表了“線性濾波和預(yù)測問題的新結(jié)果”，這一切奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代初期，奧斯特隆姆和郎道在自適應(yīng)控制理論和應(yīng)用方面作出了貢獻(xiàn)?，F(xiàn)代控制理論的內(nèi)容主要包括狀態(tài)空間法、系統(tǒng)辨識、最佳估計、最優(yōu)控制。現(xiàn)代控制理論基本上解決了多輸人多輸出自動控制系統(tǒng)的問題，系統(tǒng)既可以是線性的、定常的，也可以是非線性的、時變的?，F(xiàn)代控制理論不但很好地應(yīng)用于航空航天及軍事等領(lǐng)域，而且還在工業(yè)生產(chǎn)過程中逐步發(fā)揮作用。3.大系統(tǒng)理論與智能控制理論階段（20世紀(jì)70年代至今）20世紀(jì)70年代末，控制理論從廣度和深度上向“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”方向發(fā)展。所謂大系統(tǒng)理論是以過程控制和信息處理為理論基礎(chǔ)，研究規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多輸人多輸出控制系統(tǒng)。大系統(tǒng)理論的主要內(nèi)容包括自適應(yīng)控制、魯棒控制、預(yù)測控制、現(xiàn)代頻域控制等，應(yīng)用于生產(chǎn)過程、空間技術(shù)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)等大型系統(tǒng)以及社會科學(xué)領(lǐng)域。目前，大系統(tǒng)理論仍然處于研究和發(fā)展中。

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