自動(dòng)控制技術(shù)

內(nèi)容概要

本書論述了經(jīng)典控制系統(tǒng)的分析方法，包括常用時(shí)間函數(shù)的拉普拉斯變換、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、典型二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析、穩(wěn)定性分析、根軌跡分析法、頻率響應(yīng)分析法、系統(tǒng)校正、PID控制器、系統(tǒng)魯棒性分析。書中配有設(shè)計(jì)實(shí)例和MATLAB應(yīng)用。    本書適合于高職高專學(xué)生、非控制類本科生和控制工程技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

第1章  控制系統(tǒng)導(dǎo)論  1.1  引言  1.2  自動(dòng)控制簡(jiǎn)史  1.3  自動(dòng)控制系統(tǒng)類型    1.3.1  定義    1.3.2  閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)  1.4  自動(dòng)控制系統(tǒng)舉例    1.4.1  壓力控制系統(tǒng)    1.4.2  速度控制系統(tǒng)    1.4.3  汽車駕駛控制系統(tǒng)    1.4.4  汽輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)    1.4.5  機(jī)器人  1.5  控制工程實(shí)踐  1.6  控制系統(tǒng)展望  1.7  控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論  本章小結(jié)  習(xí)題第2章  系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  2.1  引言  2.2  線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)    2.2.1  系統(tǒng)的微分方程    2.2.2  用拉普拉斯變換求解線性微分方程    2.2.3  傳遞函數(shù)的概念和定義    2.2.4  典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)  2.3  框圖模型    2.3.1  框圖的概念    2.3.2  系統(tǒng)框圖的基本組成形式    2.3.3  系統(tǒng)框圖繪制    2.3.4  系統(tǒng)框圖的等效變換  2.4  信號(hào)流圖模型    2.4.1  信號(hào)流圖的基本概念    2.4.2  常用術(shù)語    2.4.3  信號(hào)流圖的基本性質(zhì)    2.4.4  信號(hào)流圖的簡(jiǎn)化  2.5  MATLAB在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    2.5.1  數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示    2.5.2  數(shù)學(xué)模型的MATLAB轉(zhuǎn)換及舉例  本章小結(jié)  習(xí)題第3章  反饋控制系統(tǒng)的特性  3.1  開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)  3.2  控制系統(tǒng)對(duì)參數(shù)變化的靈敏度  3.3  控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)  3.4  控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差  3.5.實(shí)例設(shè)計(jì)  3.6  應(yīng)用MATLAB分析控制系統(tǒng)的特點(diǎn)  本章小結(jié)  習(xí)題第4章  反饋控制系統(tǒng)的性能  4.1  引言  4.2  測(cè)試輸入信號(hào)  4.3  二階系統(tǒng)的性能  4.4  阻尼比的估計(jì)  4.5  反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差  4.6  性能指標(biāo)  4.7  線性系統(tǒng)的簡(jiǎn)化  4.8  設(shè)計(jì)實(shí)例  4.9  應(yīng)用MATLAB分析系統(tǒng)的性能  本章小結(jié)  習(xí)題第5章  線性反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性  5.1  穩(wěn)定性的概念  5.2  勞斯（Routh-Hurwitz）穩(wěn)定性判據(jù)  5.3  相對(duì)穩(wěn)定性分析  5.4  設(shè)計(jì)實(shí)例  5.5  應(yīng)用MATLAB研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性  本章小結(jié)  習(xí)題第6章  根軌跡法  6.1  引言  6.2  根軌跡的概念  6.3  繪制根軌跡的一般方法  6.4  應(yīng)用根軌跡法進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)  6.5  PID控制器  6.6  設(shè)計(jì)實(shí)例  6.7  應(yīng)用MATLAB研究根軌跡  本章小結(jié)  習(xí)題第7章  頻率響應(yīng)方法  7.1  引言  7.2  頻率響應(yīng)圖    7.2.1  頻率響應(yīng)的極坐標(biāo)圖    7.2.2  頻率響應(yīng)的Bode圖    7.2.3  基本因子項(xiàng)的伯德（Bode）圖    7.2.4  最小相位系統(tǒng)  7.3  繪制Bode圖舉例  7.4  對(duì)數(shù)幅相圖  7.5  應(yīng)用MATLAB繪制頻率響應(yīng)圖    7.5.1  繪制Bode圖    7.5.2  繪制Nyquist圖  本章：小結(jié)  習(xí)題第8章  頻域穩(wěn)定性  8.1  引言  8.2  奈奎斯特（Nyquist）穩(wěn)定性判據(jù)    8.2.1  奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)    8.2.2  奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)在一、二型系統(tǒng)中的應(yīng)用  8.3  相對(duì)穩(wěn)定性與奈奎斯特判據(jù)  8.4  頻域性能指標(biāo)    8.4.1  頻域性能指標(biāo)    8.4.2  閉環(huán)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間的關(guān)系   8.4.3  開環(huán)頻率特性與時(shí)域性能指標(biāo)間的關(guān)系  8.5  利用頻域方法確定系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)    8.5.1  等M圓圖和等N圓圖    8.5.2  尼柯爾斯（Nichols）圖  8.6  系統(tǒng)帶寬  頻域中的PII）控制器    8.6.1  系統(tǒng)帶寬    8.6.2  頻域中的PID控制器  8.7  應(yīng)用MATLAB分析頻域穩(wěn)定性  本章小結(jié)  習(xí)題第9章  反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  9.1  引言  9.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法  9.3  串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)    9.3.1  超前校正    9.3.2  滯后校正    9.3.3  超前-滯后校正    9.3.4  其他校正網(wǎng)絡(luò)  9.4  用Bode圖設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)    9.4.1  用Bode圖設(shè)計(jì)超前校正網(wǎng)絡(luò)    9.4.2  用Bode圖設(shè)計(jì)滯后校正網(wǎng)絡(luò)    9.4.3  用Bode圖設(shè)計(jì)滯后-超前校正網(wǎng)絡(luò)  9.5  用根軌跡方法設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)    9.5.1  用根軌跡方法設(shè)計(jì)超前校正網(wǎng)絡(luò)    9.5.2  用根軌跡方法設(shè)計(jì)滯后校正網(wǎng)絡(luò)    9.5.3  用根軌跡方法設(shè)計(jì)滯后-超前校正網(wǎng)絡(luò)  9.6  利用校正網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)反饋控制系統(tǒng)    9.6.1  帶有前置濾波器的反饋控制系統(tǒng)    9.6.2  設(shè)計(jì)具有最小節(jié)拍響應(yīng)的系統(tǒng)  9.7  應(yīng)用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)    9.7.1  頻率法校正  9.7.2  根軌跡法校正  本章小結(jié)  習(xí)題第10章  魯棒控制系統(tǒng)  10.1  引言  10.2  魯棒控制系統(tǒng)和系統(tǒng)靈敏度  10.3  魯棒性分析  10.4  魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  10.5  魯棒PID控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  10.6  用MATLAB設(shè)計(jì)魯棒控制系統(tǒng)  本章小結(jié)  習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　控制系統(tǒng)導(dǎo)論　　1.1　引言　　工程技術(shù)通過理解并控制自然而造福于人類，控制系統(tǒng)工程師通過理解和控制我們環(huán)境的一部分，即所謂的系統(tǒng)，為社會(huì)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的產(chǎn)品。為了達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的控制目的就要理解系統(tǒng)，但是，控制工程也常常對(duì)尚未充分理解的系統(tǒng)實(shí)施控制，例如對(duì)化工過程的控制。控制工程最顯著的特點(diǎn)就是對(duì)各類機(jī)器、工業(yè)生產(chǎn)過程及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過程實(shí)施控制，以造福于社會(huì)。　　除了在航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)、機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域中，自動(dòng)控制系統(tǒng)具有特別重要的作用之外，在現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)、化工過程、交通管制系統(tǒng)等實(shí)用工業(yè)自動(dòng)化和復(fù)雜的現(xiàn)代系統(tǒng)中都是不可缺少的組成部分?！　‰S著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，它為人們提供了獲得動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最佳性能的方法，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了生產(chǎn)成本、擴(kuò)大了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)使人們從繁重的體力勞動(dòng)和重復(fù)的手工操作中解放出來。所以大多數(shù)工程技術(shù)人員和科學(xué)工作者，都必須具備一定的自動(dòng)控制知識(shí)?！　?.2　自動(dòng)控制簡(jiǎn)史　　在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，自動(dòng)控制技術(shù)扮演了十分重要的角色。在飛行器制導(dǎo)、機(jī)器人控制、現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)生產(chǎn)流水線和工業(yè)過程控制方面，到處能看到自動(dòng)控制的影子。沒有自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用就沒有現(xiàn)代工業(yè)的成果。日常生活中也有許多自動(dòng)控制的應(yīng)用實(shí)例，如市場(chǎng)上常見的高壓鍋上的安全閥就是一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，當(dāng)鍋內(nèi)因過熱導(dǎo)致壓力過高時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)打開從而減壓。即使是一個(gè)生物體，我們也能看到自動(dòng)控制的實(shí)例，當(dāng)我感知器官、執(zhí)行器官協(xié)調(diào)工作的結(jié)果，它們形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)有多種多樣的結(jié)構(gòu)，閉環(huán)控制系統(tǒng)是其中重要的一種。

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