自動控制原理與仿真

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：自動控制原理與仿真（Scilab應用）》共十章，主要內(nèi)容包括經(jīng)典控制原理與仿真概述，經(jīng)典控制系統(tǒng)數(shù)學模型，線性連續(xù)系統(tǒng)的時域分析，根軌跡分析、頻域分析、系統(tǒng)校正，PID控制參數(shù)整定及其系統(tǒng)仿真，線性離散時間控制系統(tǒng)分析，非線性控制系統(tǒng)的仿真分析，開關(guān)量邏輯控制基礎知識。各章有小結(jié)、思考題與習題，以及相應的Scilab/Xcos應用舉例。 　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：自動控制原理與仿真（Scilab應用）》可作為本科能源動力類和高職高專電力技術(shù)類自動控制原理課程的教材，也可作為生產(chǎn)過程自動化培訓教材。

書籍目錄

前言 第一章 概述 第一節(jié) 自動控制技術(shù)與系統(tǒng)組成 第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)分類 第三節(jié) 控制系統(tǒng)性能要求 第四節(jié) 自動控制原理的基本內(nèi)容及應用 第五節(jié) 計算機輔助設計與仿真應用知識 本章小結(jié) 思考題與習題 第二章 經(jīng)典控制系統(tǒng)數(shù)學模型 第一節(jié) 經(jīng)典控制中的數(shù)學模型 第二節(jié) 微分方程與傳遞函數(shù) 第三節(jié) 典型環(huán)節(jié)數(shù)學模型描述 第四節(jié) 方框圖及其等效變換 第五節(jié) 簡單控制系統(tǒng)的數(shù)學模型 第六節(jié) 控制器的數(shù)學模型 第七節(jié) Scilab在系統(tǒng)數(shù)學描述中的應用 本章小結(jié) 思考題與習題 第三章 線性連續(xù)控制系統(tǒng)的時域分析 第一節(jié) 典型輸入信號與時域響應性能指標 第二節(jié) 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 第三節(jié) 系統(tǒng)動態(tài)性能分析 第四節(jié) 高階系統(tǒng)動態(tài)性能分析 第五節(jié) 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析 第六節(jié) Scilab在時域分析中的應用 本章小結(jié) 思考題與習題 第四章 線性連續(xù)系統(tǒng)的根軌跡分析 第一節(jié) 根軌跡分析法的基本概念 第二節(jié) 繪制根軌跡的基本規(guī)則和方法 第三節(jié) 用根軌跡分析系統(tǒng)性能 第四節(jié) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對根軌跡的影響 第五節(jié) Scilab在根軌跡分析中的應用 本章小結(jié) 思考題與習題 第五章 線性連續(xù)控制系統(tǒng)的頻域分析 第一節(jié) 頻域分析法的基本概念 第二節(jié) 典型環(huán)節(jié)頻率特性 第三節(jié) 用頻域法分析系統(tǒng)性能 第四節(jié) Scilab在頻域分析法中的應用 本章小結(jié) 思考題與習題 第六章 線性連續(xù)控制系統(tǒng)的校正 第一節(jié) 控制系統(tǒng)設計與校正的基本概念 第二節(jié) 局部反饋校正 第三節(jié) 前饋補償校正 第四節(jié) 串聯(lián)校正 本章小結(jié) 思考題與習題 第七章 PID控制參數(shù)整定及其系統(tǒng)仿真 第一節(jié) PID控制器 第二節(jié) PID參數(shù)整定方法 第三節(jié) PID參數(shù)工程整定法應用仿真 第四節(jié) 大遲延控制系統(tǒng)和比值控制系統(tǒng)的仿真 本章小結(jié) 思考題與習題 第八章 線性離散時間控制系統(tǒng)的分析 第一節(jié) 離散時間控制系統(tǒng)的基本概念 第二節(jié) 信號的采樣和復現(xiàn) 第三節(jié) 差分法與差分方程 第四節(jié) Z變換與脈沖傳遞函數(shù) 第五節(jié) 線性離散時間系統(tǒng)的數(shù)學模型 第六節(jié) 線性定常離散時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 第七節(jié) 線性定常離散時間系統(tǒng)動態(tài)性能分析 第八節(jié) 線性定常離散時間系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析 第九節(jié) 數(shù)字計算機控制及其采樣周期的影響 第十節(jié) 數(shù)字PID控制器及其系統(tǒng)仿真 本章小結(jié) 思考題與習題 第九章 非線性控制系統(tǒng)的仿真分析 第一節(jié) 非線性系統(tǒng)基本概念 第二節(jié) 典型的非線性特性環(huán)節(jié) 第三節(jié) 非線性系統(tǒng)的分析方法簡介 第四節(jié) 非線性控制系統(tǒng)的Xcos仿真應用分析 本章小結(jié) 思考題與習題 第十章 開關(guān)量邏輯控制系統(tǒng)簡介 第一節(jié) 開關(guān)量控制系統(tǒng)基本概念 第二節(jié) 基本邏輯功能環(huán)節(jié) 第三節(jié) 可靠性技術(shù)基礎知識 本章小結(jié) 思考題與習題 附錄 Scilab科學計算自由軟件應用基礎 附錄A Scilab應用基礎 附錄B Xcos應用基礎 附錄C CACSD應用基礎 附錄D Scilab部分常用指令函數(shù) 附錄E Scilab的許可協(xié)議參考譯文 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   離散時間控制系統(tǒng)與模擬量連續(xù)時間控制系統(tǒng)的本質(zhì)差別在于應用了采樣開關(guān)使連續(xù)時間信號在時間上離散，即形成在時間上離散的信號序列。 一般離散時間控制系統(tǒng)的信號變換過程。連續(xù)輸入信號，經(jīng)采樣器采樣后變換為離散信號，經(jīng)數(shù)字控制器處理后的離散控制信號，采用保持器將其轉(zhuǎn)換為連續(xù)輸出控制信號，去執(zhí)行機構(gòu)控制被控對象。在離散系統(tǒng)中，采樣周期T必須滿足香農(nóng)定理的條件，以保證采樣信號可以復現(xiàn)原信號的全部信息。零階保持器可以保持相鄰采樣時刻之間的信號值，并可以濾去采樣時產(chǎn)生的高頻分量。 離散時間控制系統(tǒng)的數(shù)學描述形式，主要有差分方程，Z變換表示的脈沖傳遞函數(shù)、系統(tǒng)輸出量函數(shù)、離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。差分方程在時域中直觀表示，也便于計算機數(shù)值計算；Z域的Z變換和Z反變換是研究離散系統(tǒng)的有力工具，便于解算差分方程，描述系統(tǒng)數(shù)學模型，分析離散系統(tǒng)性能；離散系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖具體反映各環(huán)節(jié)特性，其中采樣開關(guān)的位置會影響離散系統(tǒng)是采用系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)描述或是采用系統(tǒng)閉環(huán)輸出量函數(shù)描述。 采樣周期T的影響。由于采樣周期T在Z變換或脈沖傳遞函數(shù)或特征方程中會影響其零極點或特征根的分布，因此，采樣周期T的不同會影響到系統(tǒng)的響應性能，以致影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 線性離散時間控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件：系統(tǒng)閉環(huán)特征根必須都位于Z平面以原點為中心的單位圓之內(nèi)，也可將特征方程雙線性變換變換到W域中應用勞斯判據(jù)來判斷采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 離散時間控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析。動態(tài)性能包括控制系統(tǒng)時域性能指標中的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間、峰值時間、振蕩次數(shù)等。離散控制系統(tǒng)動態(tài)性能分析方法主要有通過脈沖或階躍響應求取動態(tài)性能指標、閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)極點與動態(tài)響應形式的關(guān)系定性分析和主導閉環(huán)極點估算等方法。一般，當穩(wěn)定離散時間控制系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的極點分布在單位圓內(nèi)的右半部，并靠近Z平面的坐標原點和實軸時，有比較滿意的動態(tài)響應性能。對于離散時間系統(tǒng)，可以應用各極點距離單位圓的遠近或極點模的大小之比來判別是否主導極點，因而也可以用主導極點分析離散時間高階系統(tǒng)近似的動態(tài)特性。

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