自動控制原理

前言

自動化技術是現(xiàn)代科學技術的一個重要分支，對現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展起了重要的推動作用。隨著我國信息產業(yè)的飛速發(fā)展，全國性的信息網絡規(guī)模越來越大、網絡技術越來越復雜，網絡的服務也越來越多樣.為使整個網絡高效、可靠地運行，信息網絡的管理與控制就成為頭等重要的任務。大規(guī)模信息網絡的管理與控制，需要現(xiàn)代控制理論和大系統(tǒng)控制理論的支持。因此，近年來我國在信息領域中對掌握自動控制理論與技術的人才的需求急劇增長。為了適應信息與通信領域的需要，作者于2002年出版了《自動控制原理》一書，該書在北京郵電大學自動化本科專業(yè)及研究生的教學中實際采用，并作為北京郵電大學控制理論與應用專業(yè)的研究生入學考試參考書目.為了適應控制技術和網絡技術的發(fā)展趨勢，作者結合近年來的教學實踐和技術的最新發(fā)展，對2002年出版的《自動控制原理》進行了修訂。此次改版對第工版的內容進行了大量的修改。除了文字表達方面之外，還根據(jù)技術的發(fā)展增刪了部分內容，增加了自動控制理論在信息網絡申的應用。在各章之后增加了與要求重點掌握的內容相關的習題。由于在傳統(tǒng)教材中，一些花很多學時講授的圖解或手算方法，現(xiàn)在借助MATLAB仿真工具，很方便就可以完成，本次改版在每章后面分別介紹了應用MATLAB對控制系統(tǒng)進行分析和設計的內容。

內容概要

　　《自動控制原理（第2版）》是2002年出版的同名教材的第2版。此次改版在總結近年來教學實踐經驗的基礎之上，根據(jù)技術的發(fā)展增刪了部分內容，文字表達更加通俗，結構更加緊湊。較全面系統(tǒng)地闡述了經典控制理論的基本概念、基本理論和分析方法。全書共分為7章和2個附錄。主要內容包括自動控制的基本概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、時域分析法、根軌跡法、控制系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)的校正、采樣控制系統(tǒng)分析基礎。在每章后面分別介紹了應用MATLAB對控制系統(tǒng)進行分析和設計的內容。同時，各章均附有內容小結和一定數(shù)量的例題與習題?！　　蹲詣涌刂圃恚ǖ?版）》可作為高等學校自動化專業(yè)及其相關專業(yè)的本科生的教材，還可作為從事控制工程應用和研究的科技人員的參考書。

書籍目錄

第1章 自動控制的基本概念1.1 引言1.1.1 自動控制理論概述1.1.2 自動控制理論的發(fā)展簡史1.2 自動控制的基本方式1.2.1 開環(huán)控制1.2.2 閉環(huán)控制1.2.3 開環(huán)控制與閉環(huán)控制的比較1.2.4 復合控制1.3 自動控制系統(tǒng)的分類1.3.1 按輸入信號的特征分類1.3.2 按描述系統(tǒng)的數(shù)學模型分類1.3.3 按系統(tǒng)傳輸信號的性質分類1.3.4 按系統(tǒng)參數(shù)的特點分類1.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成1.5 控制系統(tǒng)舉例1.5.1 火炮自動控制系統(tǒng)1.5.2 遙控機器人雙向力反應隨動系統(tǒng)1.5.3 蒸汽壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)1.5.4 磁懸浮軸承控制系統(tǒng)1.5.5 自動請求重發(fā)系統(tǒng)（ARQ）1.5.6 CDMA閉環(huán)功率控制系統(tǒng)1.5.7 信息與網絡系統(tǒng)的自動控制1.6 評價控制系統(tǒng)的基本指標1.6.1 穩(wěn)定性1.6.2 快速性1.6.3 準確性本章小結思考題習題一第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型2.1 引言2.2 控制系統(tǒng)的微分方程2.3 非線性特性及其線性化2.4 線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2.4.1 傳遞函數(shù)的定義2.4.2 傳遞函數(shù)的性質2.4.3 用復數(shù)阻抗法求電網絡的傳遞函數(shù)2.5 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)2.6 系統(tǒng)方框圖2.6.1 方框圖的組成2.6.2 方框圖的簡化2.7 信號流圖2.7.1 信號流圖及其組成2.7.2 信號流圖中的常用術語2.7.3 信號流圖的基本性質2.7.4 信號流圖的繪制和簡化2.7.5 梅遜增益公式2.8 反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2.8.1 給定輸入信號作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)2.8.2 擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)2.8.3 給定輸入和擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)2.9 應用MATLAB建立控制系統(tǒng)的數(shù)學模型2.9.1 MATLAB簡介2.9.2 傳遞函數(shù)模型2.9.3 零極點模型2.9.4 方框圖模型本章小結思考題習題二第3章 時域分析法3.1 典型輸入信號3.2 控制系統(tǒng)的時域性能指標3.3 一階系統(tǒng)的時域分析3.3.1 一階系統(tǒng)的單位階躍響應3.3.2 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應3.3.3 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應3.3.4 一階系統(tǒng)的單位加速度響應3.4 二階系統(tǒng)的時域分析3.4.1 二階系統(tǒng)的例子3.4.2 典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應3.4.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標估算3.4.4 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應3.5 高階系統(tǒng)的時域分析3.5.1 高階系統(tǒng)的數(shù)學模型3.5.2 高階系統(tǒng)的階躍響應3.5.3 高階系統(tǒng)性能的分析方法3.6 穩(wěn)定性分析3.6.1 系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件3.6.2 勞思穩(wěn)定判據(jù)3.6.3 赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)3.7 穩(wěn)態(tài)誤差分析及計算3.7.1 誤差及穩(wěn)態(tài)誤差定義3.7.2 給定輸入作用下穩(wěn)態(tài)誤差的計算3.7.3 擾動作用下穩(wěn)態(tài)誤差的計算3.7.4 控制系統(tǒng)的類型3.7.5 給定穩(wěn)態(tài)誤差終值的計算3.7.6 給定穩(wěn)態(tài)誤差級數(shù)的計算3.7.7 擾動穩(wěn)態(tài)誤差終值的計算3.7.8 擾動穩(wěn)態(tài)誤差級數(shù)的計算3.7.9 給定輸入、擾動共同作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的終值3.7.10 減少穩(wěn)態(tài)誤差的方法3.8 應用MATLAB進行時域分析3.8.1 系統(tǒng)的時間響應3.8.2 應用MATLAB進行穩(wěn)定性分析本章 小結思考題習題三第4章 根軌跡法4.1 根軌跡的基本概念4.1.1 什么是根軌跡4.1.2 根軌跡的幅值條件和幅角條件4.2 繪制根軌跡的基本規(guī)則4.3 根軌跡草圖繪制舉例4.4 參量根軌跡4.5 用根軌跡法分析控制系統(tǒng)4.5.1 根軌跡與穩(wěn)定性4.5.2 條件穩(wěn)定系統(tǒng)的分析4.5.3 開環(huán)零點和極點對根軌跡的影響4.5.4 根軌跡圖上希望閉環(huán)極點的位置4.5.5 穩(wěn)態(tài)性能分析4.6 應用MATLAB繪制系統(tǒng)的根軌跡4.6.1 根軌跡繪制函數(shù)4.6.2 獲取根軌跡上某一點的增益和閉環(huán)極點值本章 小結思考題習題四第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析5.1 頻率特性的基本概念5.1.1 頻率特性的定義5.1.2 頻率特性的圖解表示法5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性5.2.1 比例環(huán)節(jié)的頻率特性5.2.2 積分環(huán)節(jié)的頻率特性5.2.3 純微分環(huán)節(jié)的頻率特性5.2.4 慣性環(huán)節(jié)的頻率特性5.2.5 一階微分(比例加微分)環(huán)節(jié)的頻率特性5.2.6 振蕩環(huán)節(jié)的頻率特性第6章 控制系統(tǒng)的校正第7章 采樣控制系統(tǒng)分析基礎附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：通常，式（3—99）中的穩(wěn)態(tài)誤差稱為加速度誤差。與速度誤差類似，加速度誤差是指系統(tǒng)在加速度函數(shù)輸入作用下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出和輸入之間的位置誤差。式（3—99）表明，0型和1型單位反饋系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)時都不能跟蹤加速度輸入。對于2型單位反饋系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)輸出的加速度和輸入加速度函數(shù)相同，但存在一定的穩(wěn)態(tài)位置誤差，該誤差和輸入的加速度信號的變化率A成正比，和系統(tǒng)的開環(huán)增益K成反比；圖3—29為一個2型單位反饋系統(tǒng)對加速度輸入信號的響應圖。對于3型和3型以上的系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)輸出能準確地跟蹤加速度輸入信號，且穩(wěn)態(tài)誤差為零。各型系統(tǒng)在不同輸入情況下的穩(wěn)態(tài)誤差終值匯總如表3—2所示。穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)Kp、Kv及Ka的數(shù)值有零、常值或無窮大3種可能（其中K。只有等于常值或無窮大兩種可能），穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)的大小反映了系統(tǒng)抑制或消除穩(wěn)態(tài)誤差的能力，系數(shù)值愈大，則給定穩(wěn)態(tài)誤差的終值愈??；而且，系統(tǒng)的型號越高，能夠跟蹤的信號的階數(shù)也越高。作為比較，在系統(tǒng)穩(wěn)定性能分析中，剛好相反，也就是說，系統(tǒng)的開環(huán)增益K越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越差，前向通路中的積分環(huán)節(jié)個數(shù)越多，穩(wěn)定性就越差。因此，設計系統(tǒng)時，應根據(jù)需求，綜合考慮系統(tǒng)的各種性能。

編輯推薦

《自動控制原理(第2版)》是張彬編寫的，由北京郵電大學出版社出版。

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