自動(dòng)控制原理

前言

　　隨著自動(dòng)化技術(shù)的巨大進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。自動(dòng)控制原理課程也逐漸成為高等學(xué)校許多學(xué)科共同的專業(yè)基礎(chǔ)課，越來越受到重視。　　本書主要闡述了自動(dòng)控制的基本概念、基本原理和基本方法，根據(jù)編者的教學(xué)體會(huì)，精選各章的內(nèi)容，使其適宜教學(xué)的需要。本書共分7章，以最基本的內(nèi)容為主線，注重系統(tǒng)性、邏輯性。突出工程概念，實(shí)用性強(qiáng)，便于讀者自學(xué)?！　”緯诰帉戇^程中，為適應(yīng)教學(xué)的需要在內(nèi)容上保留了課程的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，去掉了工程上不常用的擴(kuò)展內(nèi)容。教材敘述深入淺出，內(nèi)容層次分明，文字簡(jiǎn)練流暢，易于自學(xué)；同時(shí)配有精選例題、習(xí)題，有利于培養(yǎng)學(xué)生解題能力?！　”緯蓶|北電力大學(xué)的張利輝副教授、李靜副教授，華北電力大學(xué)的楊錫運(yùn)副教授共同編寫。其中，第1章由張利輝副教授和李靜副教授共同編寫，第2、3章由李靜副教授編寫，第4、5章由楊錫運(yùn)副教授編寫，第6、7章由張利輝副教授編寫。全書由哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院劉勝教授主審，在審閱過程中提出了很多有價(jià)值的意見和建議，在此表示衷心的感謝！　　在本書的編寫過程中，東北電力大學(xué)的劉波教授、姜文娟講師、劉麗麗講師、呂漫麗講師提出了一些寶貴的修改意見和建議，并參考了許多作者的成果，在此謹(jǐn)致誠(chéng)摯的謝意！　　由于編者學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有限，書中不當(dāng)和謬誤之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者諒解并予以指正。

內(nèi)容概要

本書為21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材。    本書主要闡述了自動(dòng)控制理論古典部分的基本理論。全書共分7章，主要內(nèi)容包括自動(dòng)控制的基本概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法、線性系統(tǒng)的根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻域分析法、線性系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)、離散控制系統(tǒng)的分析和校正。本書在論述中注重基本概念、基本原理和基本分析方法，突出工程應(yīng)用方法。    本書可作為高等院校電氣信息類等專業(yè)的本科生教材，也可作為高職高專和函授教材，同時(shí)可供從事自動(dòng)控制科研工作的工程技術(shù)人員自學(xué)和參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論  1.1 自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史  1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念  1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類  1.4 對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求  習(xí)題第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  2.1 控制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型  2.2 線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)  2.3 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)  2.4 系統(tǒng)方框圖及其簡(jiǎn)化  2.5 信號(hào)流圖與梅遜公式  2.6 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)  習(xí)題第3章 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法  3.1 時(shí)域響應(yīng)及典型輸入信號(hào)  3.2 線性系統(tǒng)的瞬態(tài)性能分析  3.3 線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析  3.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差  習(xí)題第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法  4.1 根軌跡概念  4.2 幅值條件和幅角條件  4.3 繪制根軌跡的基本法則  4.4 系統(tǒng)的根軌跡分析  習(xí)題第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析法  5.1 頻率特性  5.2 典型環(huán)節(jié)和開環(huán)系統(tǒng)的奈奎斯特圖  5.3 典型環(huán)節(jié)和開環(huán)系統(tǒng)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖  5.4 最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)  5.5 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)  5.6 穩(wěn)定裕度  習(xí)題第6章 線性系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)  6.1 引言  6.2 線性系統(tǒng)校正的頻率法  6.3 線性系統(tǒng)校正的根軌跡法  6.4 PID控制規(guī)律分析  習(xí)題第7章 離散控制系統(tǒng)  7.1 引言  7.2 采樣過程和采樣定理  7.3 信號(hào)的恢復(fù)  7.4 Z變換  7.5 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  7.6 離散系統(tǒng)的性能分析  7.7 離散系統(tǒng)的數(shù)字校正  習(xí)題附錄A 拉氏變換及Z變換表附錄B 拉氏變換的幾個(gè)重要性質(zhì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　所謂自動(dòng)控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行?！　⒆詣?dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件和加強(qiáng)企業(yè)管理。將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于國(guó)防領(lǐng)域，可以提高部隊(duì)的戰(zhàn)斗力，促進(jìn)國(guó)防現(xiàn)代化。自動(dòng)控制技術(shù)在探索新能源、發(fā)展空間技術(shù)、改善人們生活及處理經(jīng)濟(jì)、社會(huì)問題等方面都起著日益重要的作用。　　本章將概括地介紹自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類以及對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求，以期讀者對(duì)自動(dòng)控制理論課程有一個(gè)基本的了解，以便學(xué)習(xí)后續(xù)各章節(jié)。　　1.1 自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史　　根據(jù)自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的不同階段，自動(dòng)控制理論通常分為“古典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”兩大部分?！　」诺淇刂评碚撌茄芯繂屋斎胍粏屋敵鼍€性定常系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。它的數(shù)學(xué)工具是常微分方程和傳遞函數(shù)，常用的分析方法有時(shí)域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法。下面對(duì)這個(gè)階段的主要?dú)v史人物和事件做簡(jiǎn)要回顧：1788年，英國(guó)人瓦特（James Watt）為控制蒸汽機(jī)速度設(shè)計(jì)了離心式飛錘調(diào)節(jié)器；1868年英國(guó)的物理學(xué)家麥克斯韋（J.C.Maxwell）在《論調(diào)速器》中建立了飛球控制器的微分?jǐn)?shù)學(xué)模型；英國(guó)數(shù)學(xué)家勞斯（E.J.Routh）和德國(guó)數(shù)學(xué)家古爾維茨（A.Hurwitz）分別在1877年和1895年先后獨(dú)立提出穩(wěn)定性判據(jù)；1932年，美國(guó)物理學(xué)家奈奎斯特（H.Nyquist）提出了一種基于極坐標(biāo)圖的頻率域的穩(wěn)定性判據(jù)；1938年美國(guó)人伯德（H.w.Bode）引人了對(duì)數(shù)坐標(biāo)系使控制系統(tǒng)的頻率域響應(yīng)方法更適于工程應(yīng)用；1942年，美國(guó)的齊格勒（J.G.Ziegler）和尼科爾斯（N.B.Nichols）提出了PII）參數(shù)的最佳調(diào)整方法；1948年，美國(guó)科學(xué)家伊萬(wàn)斯（W.R.Evans）提出了根軌跡法，同年，美國(guó)數(shù)學(xué)家維納（N.Wiener）發(fā)表了《控制論——或關(guān)于在動(dòng)物與機(jī)器中控制和通信的科學(xué)》一書，標(biāo)志著控制論學(xué)科的誕生。

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