自動(dòng)控制原理

前言

自動(dòng)化技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要分支，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用。隨著我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，全國(guó)性的信息網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來(lái)越大、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)也越來(lái)越多樣.為使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)高效、可靠地運(yùn)行，信息網(wǎng)絡(luò)的管理與控制就成為頭等重要的任務(wù)。大規(guī)模信息網(wǎng)絡(luò)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(lái)我國(guó)在信息領(lǐng)域中對(duì)掌握自動(dòng)控制理論與技術(shù)的人才的需求急劇增長(zhǎng)。為了適應(yīng)信息與通信領(lǐng)域的需要，作者于2002年出版了《自動(dòng)控制原理》一書(shū)，該書(shū)在北京郵電大學(xué)自動(dòng)化本科專業(yè)及研究生的教學(xué)中實(shí)際采用，并作為北京郵電大學(xué)控制理論與應(yīng)用專業(yè)的研究生入學(xué)考試參考書(shū)目.為了適應(yīng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，作者結(jié)合近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐和技術(shù)的最新發(fā)展，對(duì)2002年出版的《自動(dòng)控制原理》進(jìn)行了修訂。此次改版對(duì)第工版的內(nèi)容進(jìn)行了大量的修改。除了文字表達(dá)方面之外，還根據(jù)技術(shù)的發(fā)展增刪了部分內(nèi)容，增加了自動(dòng)控制理論在信息網(wǎng)絡(luò)申的應(yīng)用。在各章之后增加了與要求重點(diǎn)掌握的內(nèi)容相關(guān)的習(xí)題。由于在傳統(tǒng)教材中，一些花很多學(xué)時(shí)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(yīng)用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　《自動(dòng)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(jié)近年來(lái)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，根據(jù)技術(shù)的發(fā)展增刪了部分內(nèi)容，文字表達(dá)更加通俗，結(jié)構(gòu)更加緊湊。較全面系統(tǒng)地闡述了經(jīng)典控制理論的基本概念、基本理論和分析方法。全書(shū)共分為7章和2個(gè)附錄。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、時(shí)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(chǔ)。在每章后面分別介紹了應(yīng)用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的內(nèi)容。同時(shí)，各章均附有內(nèi)容小結(jié)和一定數(shù)量的例題與習(xí)題?！　　蹲詣?dòng)控制原理（第2版）》可作為高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的本科生的教材，還可作為從事控制工程應(yīng)用和研究的科技人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 自動(dòng)控制的基本概念1.1 引言1.1.1 自動(dòng)控制理論概述1.1.2 自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史1.2 自動(dòng)控制的基本方式1.2.1 開(kāi)環(huán)控制1.2.2 閉環(huán)控制1.2.3 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制的比較1.2.4 復(fù)合控制1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類1.3.1 按輸入信號(hào)的特征分類1.3.2 按描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分類1.3.3 按系統(tǒng)傳輸信號(hào)的性質(zhì)分類1.3.4 按系統(tǒng)參數(shù)的特點(diǎn)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(dòng)控制系統(tǒng)1.5.2 遙控機(jī)器人雙向力反應(yīng)隨動(dòng)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(dòng)請(qǐng)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自動(dòng)控制1.6 評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)的基本指標(biāo)1.6.1 穩(wěn)定性1.6.2 快速性1.6.3 準(zhǔn)確性本章小結(jié)思考題習(xí)題一第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(zhì)2.4.3 用復(fù)數(shù)阻抗法求電網(wǎng)絡(luò)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(jiǎn)化2.7 信號(hào)流圖2.7.1 信號(hào)流圖及其組成2.7.2 信號(hào)流圖中的常用術(shù)語(yǔ)2.7.3 信號(hào)流圖的基本性質(zhì)2.7.4 信號(hào)流圖的繪制和簡(jiǎn)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(hào)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)2.8.2 擾動(dòng)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)2.8.3 給定輸入和擾動(dòng)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)2.9 應(yīng)用MATLAB建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.9.1 MATLAB簡(jiǎn)介2.9.2 傳遞函數(shù)模型2.9.3 零極點(diǎn)模型2.9.4 方框圖模型本章小結(jié)思考題習(xí)題二第3章 時(shí)域分析法3.1 典型輸入信號(hào)3.2 控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)3.3 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.3.1 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)3.3.2 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)3.3.3 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)3.3.4 一階系統(tǒng)的單位加速度響應(yīng)3.4 二階系統(tǒng)的時(shí)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(yīng)3.4.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)估算3.4.4 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)3.5 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析3.5.1 高階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.5.2 高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)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(jì)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(jì)算3.7.3 擾動(dòng)作用下穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)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(jì)算3.7.6 給定穩(wěn)態(tài)誤差級(jí)數(shù)的計(jì)算3.7.7 擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差終值的計(jì)算3.7.8 擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差級(jí)數(shù)的計(jì)算3.7.9 給定輸入、擾動(dòng)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(yīng)用MATLAB進(jìn)行時(shí)域分析3.8.1 系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)3.8.2 應(yīng)用MATLAB進(jìn)行穩(wěn)定性分析本章 小結(jié)思考題習(xí)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(kāi)環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn)對(duì)根軌跡的影響4.5.4 根軌跡圖上希望閉環(huán)極點(diǎn)的位置4.5.5 穩(wěn)態(tài)性能分析4.6 應(yīng)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(diǎn)的增益和閉環(huán)極點(diǎn)值本章 小結(jié)思考題習(xí)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(chǔ)附錄參考文獻(xiàn)

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(shí)都不能跟蹤加速度輸入。對(duì)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(hào)的變化率A成正比，和系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益K成反比；圖3—29為一個(gè)2型單位反饋系統(tǒng)對(duì)加速度輸入信號(hào)的響應(yīng)圖。對(duì)于3型和3型以上的系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)輸出能準(zhǔn)確地跟蹤加速度輸入信號(hào)，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?cè)绫?—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(wú)窮大3種可能（其中K。只有等于常值或無(wú)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(hào)越高，能夠跟蹤的信號(hào)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(shuō)，系統(tǒng)的開(kāi)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(gè)數(shù)越多，穩(wěn)定性就越差。因此，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)需求，綜合考慮系統(tǒng)的各種性能。

編輯推薦

《自動(dòng)控制原理(第2版)》是張彬編寫(xiě)的，由北京郵電大學(xué)出版社出版。

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