自動(dòng)控制原理及應(yīng)用

內(nèi)容概要

郝建豹、徐超主編的《自動(dòng)控制原理及應(yīng)用》以自動(dòng)化領(lǐng)域中常用的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的建模、性能分析、故障分析、排除技術(shù)及維護(hù)為主線，以高職學(xué)生必須具備的崗位職業(yè)能力為依據(jù)，遵循高職學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、將理論和實(shí)踐內(nèi)容完全融合，確定本教材的項(xiàng)目模塊。同時(shí)以項(xiàng)目模塊為單位組織，引出相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)。
本書在編寫過程中，特別注重課程的體系結(jié)構(gòu)，以自動(dòng)控制為主線，強(qiáng)調(diào)自動(dòng)控制的基本概念、基本原理和基本分析方法。本書內(nèi)容精練，重點(diǎn)突出，淡化煩瑣的理論推導(dǎo)，注重理論與實(shí)際的結(jié)合。充分考慮到高職學(xué)生的特點(diǎn)，在理論完整的前提下，內(nèi)容力求深入淺出，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，幫助學(xué)生樹立工程意識(shí)。并注意將傳統(tǒng)控制理論與計(jì)算機(jī)的應(yīng)用相結(jié)合，引入了MATLAB軟件，不僅介紹了該軟件在控制系統(tǒng)的輔助分析，還結(jié)合仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。并且在每個(gè)項(xiàng)目后，對(duì)本項(xiàng)目的主要內(nèi)容也作了很好的總結(jié)。

書籍目錄

項(xiàng)目1  自動(dòng)控制系統(tǒng)認(rèn)知
  1.1  自動(dòng)控制系統(tǒng)認(rèn)知與導(dǎo)讀要求
    1.1.1  基本要求
    1.1.2  擴(kuò)展要求
    1.1.3  學(xué)生需提交的材料
  1.2  自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)
    1.2.1  自動(dòng)控制的定義及系統(tǒng)組成
    1.2.2  控制系統(tǒng)的基本控制方式
    1.2.3  控制系統(tǒng)的分類
    1.2.4  控制系統(tǒng)的品質(zhì)要求
  1.3  自動(dòng)控制擴(kuò)展知識(shí)
  1.4  MATLAB軟件認(rèn)知
  1.5  自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例分析
  1.6  自動(dòng)控制技能訓(xùn)練
    1.6.1  訓(xùn)練任務(wù)
    1.6.2  訓(xùn)練內(nèi)容
    1.6.3  考核評(píng)價(jià)
  項(xiàng)目總結(jié)
  思考與習(xí)題
項(xiàng)目2    自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立
  2.1  直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)建模認(rèn)知與導(dǎo)讀要求
    2.1.1  基本要求
    2.1.2  擴(kuò)展要求
    2.1.3  學(xué)生需提交的材料
  2.2  自動(dòng)控制建?；A(chǔ)知識(shí)
    2.2.1  控制系統(tǒng)的微分方程
    2.2.2  控制系統(tǒng)的復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)）
    2.2.3  自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)
    2.2.4  控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
    2.2.5  控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
  2.3  直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)參考模型建立
    2.3.1  微分方程模型
    2.3.2  傳遞函數(shù)模型
    2.3.3  結(jié)構(gòu)圖模型
  2.4  控制系統(tǒng)擴(kuò)展知識(shí)
    2.4.1  機(jī)電系統(tǒng)典型元件
    2.4.2  梅遜公式
  2.5  MATLAB建模與應(yīng)用
    2.5.1  MATLAB建立傳遞函數(shù)模型
    2.5.2  Simulink建立控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖模型
    2.5.3  MATLAB在系統(tǒng)方框圖化簡(jiǎn)中的應(yīng)用
  2.6  自動(dòng)控制系統(tǒng)建模技能訓(xùn)練
    2.6.1  訓(xùn)練任務(wù)
    2.6.2  訓(xùn)練內(nèi)容
    2.6.3  考核評(píng)價(jià)
  項(xiàng)目總結(jié)
  思考與習(xí)題
項(xiàng)目3  控制系統(tǒng)的時(shí)域分析
  3.1  直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)域分析認(rèn)知與導(dǎo)讀要求
    3.1.1  基本要求
    3.1.2  擴(kuò)展要求
    3.1.3  學(xué)生需提交的材料
  3.2  自動(dòng)控制時(shí)域分析基礎(chǔ)知識(shí)
    3.2.1  典型輸人信號(hào)
    3.2.2  時(shí)域性能指標(biāo)
    3.2.3  一階系統(tǒng)的時(shí)域分析
    3.2.4  二階系統(tǒng)的時(shí)域分析
    3.2.5  控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
    3.2.6  控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析
  3.3  時(shí)域分析擴(kuò)展知識(shí)
  3.4  MATLAB時(shí)域分析
    3.4.1  MATLAB分析線性系統(tǒng)穩(wěn)定性
    3.4.2  MATLAB分析動(dòng)態(tài)性能
    3.4.3  MATLAB計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差
    3.4.4  Simulink仿真
  3.5  自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)域分析技能訓(xùn)練
    3.5.1  訓(xùn)練任務(wù)
    3.5.2  訓(xùn)練內(nèi)容
    3.5.3  考核評(píng)價(jià)
  項(xiàng)目總結(jié)
  思考與習(xí)題
項(xiàng)目4  控制系統(tǒng)的頻域分析
  4.1  直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)頻域分析認(rèn)知與導(dǎo)讀要求
    4.1.1  基本要求
    4.1.2  擴(kuò)展要求
    4.1.3  學(xué)生需提交的材料
  4.2  自動(dòng)控制頻域分析基礎(chǔ)知識(shí)
    4.2.1  頻率特性的基本概念
    4.2.2  典型環(huán)節(jié)的頻率特性
    4.2.3  控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性及其繪制
    4.2.4  系統(tǒng)穩(wěn)定性的頻域分析
    4.2.5  根據(jù)控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能
    4.2.6  根據(jù)控制系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能
  4.3  頻域分析擴(kuò)展知識(shí)
  4.4  MATLAB頻域分析
    4.4.1  線性系統(tǒng)傳遞函數(shù)到頻率特性的轉(zhuǎn)換
    4.4.2  控制系統(tǒng)頻率特性分析
  4.5  自動(dòng)控制系統(tǒng)頻域分析技能訓(xùn)練
    4.5.1  訓(xùn)練任務(wù)
    4.5.2  訓(xùn)練內(nèi)容
    4.5.3  考核評(píng)價(jià)
  項(xiàng)目總結(jié)
  思考與習(xí)題
項(xiàng)目5  自動(dòng)控制系統(tǒng)校正
  5.1  直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)校正認(rèn)知與導(dǎo)讀要求
    5.1.1  基本要求
    5.1.2  擴(kuò)展要求
    5.1.3  學(xué)生需提交的材料
  5.2  控制系統(tǒng)校正基礎(chǔ)知識(shí)
    5.2.1  基本概念
    5.2.2  基本控制單元——PID控制
    5.2.3  串聯(lián)校正及其特性
    5.2.4  反饋校正及其特性
    5.2.5  復(fù)合校正及其特性
  5.3  控制系統(tǒng)校正擴(kuò)展知識(shí)
  5.4  MATLAB頻域法校正
  5.5  自動(dòng)控制系統(tǒng)校正技能訓(xùn)練
    5.5.1  訓(xùn)練任務(wù)
    5.5.2  訓(xùn)練內(nèi)容
    5.5.3  考核評(píng)價(jià)
  項(xiàng)目總結(jié)
  思考與習(xí)題
項(xiàng)目6   自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用
  6.1  直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)認(rèn)知與導(dǎo)讀要求
    6.1.1  基本要求
    6.1.2  擴(kuò)展要求
    6.1.3  學(xué)生需提交的材料
  6.2  自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)
    6.2.1  自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟
    6.2.2  系統(tǒng)固有部分的簡(jiǎn)化處理
    6.2.3  系統(tǒng)預(yù)期頻率特性的確定
    6.2.4  校正裝置的設(shè)計(jì)
  6.3  系統(tǒng)分析和調(diào)試
    6.3.1  自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析步驟
    6.3.2  自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試方法
  6.4  控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)展知識(shí)
  6.5  自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練
    6.5.1  訓(xùn)練任務(wù)
    6.5.2  訓(xùn)練內(nèi)容
    6.5.3  考核評(píng)價(jià)
  項(xiàng)目總結(jié)
  思考與習(xí)題
附錄A  傳遞函數(shù)的數(shù)學(xué)工具——拉普拉斯變換與反變換
附錄B  自動(dòng)控制的物理基礎(chǔ)
部分技能訓(xùn)練、思考與習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度通常用它的穩(wěn)態(tài)誤差來表示。如果在參考輸入信號(hào)作用下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，其穩(wěn)態(tài)輸出與參考輸入所要求的期望輸出之差叫做給定穩(wěn)態(tài)誤差。顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)輸出跟蹤輸入的精度越高。系統(tǒng)在擾動(dòng)信號(hào)作用下，其輸出必然偏離原平衡狀態(tài)，但由于系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用，其輸出量會(huì)逐漸向原平衡狀態(tài)方向恢復(fù)。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的輸出量若不能恢復(fù)到原平衡狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)態(tài)值，由此所產(chǎn)生的差值稱為擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差。這種誤差越小，表示系統(tǒng)抗擾動(dòng)的能力越強(qiáng)，其穩(wěn)態(tài)精度也越高。工程上常常從穩(wěn)、快、準(zhǔn)三個(gè)方面來評(píng)價(jià)系統(tǒng)的總體性能，由于被控對(duì)象運(yùn)行目的不同，各類系統(tǒng)對(duì)上述三方面性能要求的側(cè)重點(diǎn)是有差異的。例如，隨動(dòng)系統(tǒng)對(duì)快速性和穩(wěn)態(tài)精度的要求較高，而恒值控制系統(tǒng)一般卻側(cè)重于穩(wěn)定性能和抗擾動(dòng)的能力。在同一個(gè)系統(tǒng)中，上述三個(gè)方面的性能要求通常也是相互制約的。例如，為了提高系統(tǒng)的快速性和準(zhǔn)確性，就需要增大系統(tǒng)的放大能力，而放大能力的增強(qiáng)，必然促使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的變差，甚至?xí)瓜到y(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定。反之，若強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程平穩(wěn)性的要求，系統(tǒng)的放大倍數(shù)就應(yīng)較小，從而導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的降低和動(dòng)態(tài)過程的變慢。由此可見，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性、高精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性之間存在著矛盾，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)須針對(duì)具體的系統(tǒng)要求，均衡考慮各項(xiàng)指標(biāo)。

編輯推薦

《自動(dòng)控制原理及應(yīng)用》是高等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材·電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)系列之一。

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