自動控制原理

前言

隨著自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，自動控制理論也在不斷完善?！白詣涌刂圃怼笔菍ｉT研究自動控制系統(tǒng)的基本理論和基本分析方法的一門課程。本書主要講述的是經(jīng)典控制理論的線性定常系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的基本理論與基本分析方法。根據(jù)講述內(nèi)容的不同，參考學(xué)時可為40～64學(xué)時。本書在內(nèi)容組織上力求突出重點，強調(diào)基本概念、基本分析方法，在敘述上力求通俗易懂、大量采用了課堂教學(xué)語言。書中大多系統(tǒng)分析與設(shè)計圖形均采用MATLAB6.5 中的編程進行實現(xiàn)，且大多在圖形附近給出了該圖的源程序。本書的編寫者均是由河南理工大學(xué)的長期從事自動控制原理教學(xué)一線教師編寫，主編由河南理工大學(xué)教授杜慶楠擔任。其中杜慶楠編寫了第1章，喬美英編寫了第5章及第6章的6.1 ～6.3 節(jié)，王紅旗編寫了第7章，馮高明編寫了第2章與第4章，王新環(huán)編寫了第3章，張蛟龍編寫了第6章的6.4 ～6.6 節(jié)，全書統(tǒng)稿由杜慶楠與喬美英共同完成。華北電力大學(xué)自動化系白焰教授對本書進行詳細深入地審稿，并提出了許多寶貴的修改意見，在此謹致誠摯的感謝！另外在編寫過程中參考了胡壽松主編的自動控制原理習(xí)題解析中的一些自編MATLAB函數(shù)命令，在此向編者謹致衷心的謝意！本書在編寫過程中，參考了大量的專著、資料和文獻，編者在此向有關(guān)作者致以誠摯的感謝。由于編者水平有限，書中難免有錯誤與不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書從高等工程教育對人才的培養(yǎng)目標出發(fā)，討論了經(jīng)典控制理論中線性定常系統(tǒng)及非線性系統(tǒng)的基本理論與基本分析方法，著重培養(yǎng)學(xué)生利用計算機輔助分析工具分析與解決工程實際問題的能力。全書共7章，內(nèi)容包括：控制系統(tǒng)的一般概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法及線性系統(tǒng)頻域響應(yīng)分析、線性控制系統(tǒng)的頻率特性校正與非線性控制系統(tǒng)基礎(chǔ)。     本書可作為普通本科院校自動化專業(yè)、電氣工程及自動化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)、檢測與自動化裝置等專業(yè)的教科書，也可供從事自動控制的工程技術(shù)人員自學(xué)參考。

書籍目錄

前言第1章　控制系統(tǒng)的一般概念　1.1　自動控制的基本原理與方式　1.2　控制系統(tǒng)的基本控制方式　1.3　閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成及分類　1.4　自動控制系統(tǒng)的基本要求　1.5　小結(jié)　習(xí)題第2章　控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　2.1　引言　2.2　控制系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型　2.3　控制系統(tǒng)的復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)模型　2.4　控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖及其等效變換　2.5　信號流圖和梅森公式　小結(jié)　　習(xí)題第3章　控制系統(tǒng)的時域分析　3.1　引言　3.2　時域分析基礎(chǔ)　3.3　一階系統(tǒng)的時域分析　3.4　二階系統(tǒng)的時域響應(yīng)　3.5　高階系統(tǒng)的時域響應(yīng)　3.6　線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性　3.7　控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差　小結(jié)　習(xí)題第4章　根軌跡法　4.1　引言　4.2　根軌跡的基本概念　4.3　繪制根軌跡的基本規(guī)則　4.4　用MATLAB繪制根軌跡圖　4.5　廣義根軌跡　4.6　增加開環(huán)零極點對根軌跡的影響　4.7　控制系統(tǒng)的根軌跡分析　小結(jié)　習(xí)題第5章　線性系統(tǒng)頻域響應(yīng)分析　5.1　引言　5.2　頻率特性的基本概念　5.3　典型環(huán)節(jié)的頻率特性　5.4　系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制　5.5　奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)　5.6　穩(wěn)定裕度　5.7　系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性及其分析　5.8　利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能　小結(jié)　習(xí)題第6章　線性控制系統(tǒng)的頻率特性校正　6.1　線性控制系統(tǒng)校正的一般概念　6.2　常用校正裝置　6.3　串聯(lián)校正　6.4　期望頻率特性法校正　6.5　反饋校正　6.6　復(fù)合校正　小結(jié)　　習(xí)題第7章　非線性控制系統(tǒng)基礎(chǔ)　7.1　非線性系統(tǒng)基本概念　7.2　相平面法　7.3　相平面分析法　7.4　描述函數(shù)法　7.5　非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析　小結(jié)　習(xí)題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　控制系統(tǒng)的一般概念1.1 自動控制的基本原理與方式1.1.1 自動控制的意義與作用20世紀中葉以來，隨著科技的發(fā)展，自動控制技術(shù)的作用越來越重要。目前，自動控制廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中。不可否認，現(xiàn)代社會正在向工業(yè)化、信息化及知識化的方向發(fā)展，而自動化水平正是一個國家工業(yè)化最重要的標志?？梢赃@樣說，一個國家在自動控制方面的水平，是衡量它的生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)水平先進與否的重要指標。自動控制作為一種重要的技術(shù)手段，能解決什么科學(xué)問題以及哪些性質(zhì)的工程問題呢？能承擔什么樣的技術(shù)任務(wù)呢？自動控制涉及的范圍那么廣，如何才能有效地開展學(xué)習(xí)和研究呢？下面就帶著這些問題展開本書的學(xué)習(xí)。所謂的自動控制，是指沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（統(tǒng)稱為控制器），使機器、設(shè)備或是生產(chǎn)過程（被控對象）的某個物理量或狀態(tài)（稱為被控量），自動按照預(yù)定的規(guī)律進行運行。自動控制涉及的范圍很廣，如軍事領(lǐng)域中：導(dǎo)彈命中目標、飛機駕駛系統(tǒng)；航天技術(shù)方面：登月計劃，航天飛機，宇宙飛船準確在月球上著陸并能重返地球，人造衛(wèi)星按預(yù)定軌跡運行并返回地面；工業(yè)生產(chǎn)過程中：對壓力、溫度、濕度、流量、頻率及原料、燃料成分比例等方面的控制，全自動生產(chǎn)線；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中：室溫自動控制系統(tǒng)，自動灌溉系統(tǒng)；經(jīng)濟與社會生活的其他領(lǐng)域：導(dǎo)航控制系統(tǒng)使汽車自動保持在設(shè)定車速，剎車防抱死系統(tǒng)自動防止汽車在濕滑的路面上打滑，在大型辦公樓或旅館，電梯調(diào)度系統(tǒng)自動發(fā)送車輛搭載乘客?？紤]人體的體溫保持在37℃的自動溫控系統(tǒng)、心跳控制系統(tǒng)、眼球聚焦系統(tǒng)。從腎臟、肺和肝臟的功能來看，它們均可以稱為自動控制系統(tǒng)。盡管接下來將要涉及的全部是自動控制在工程應(yīng)用方面的例子，但它的概念已經(jīng)擴大到其他領(lǐng)域，如經(jīng)濟、政治等領(lǐng)域。生產(chǎn)的自動化，管理的科學(xué)化，極大地改善了勞動條件，增加了產(chǎn)量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。近十幾年來，計算機的廣泛應(yīng)用，使自動控制理論更加迅速地向前發(fā)展，也使得自動控制技術(shù)所能完成的任務(wù)更加復(fù)雜，水平極大地提高了。電子技術(shù)及計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，猶如為自動控制技術(shù)插上了兩只翅膀，自動控制技術(shù)將在愈來愈多的領(lǐng)域發(fā)揮愈來愈重要的作用。因此，各個領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者，都必須具備一定的自動控制知識。

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《自動控制原理》：21世紀高等學(xué)校規(guī)劃教材。

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