自動控制原理與系統(tǒng)

前言

在現(xiàn)代科學技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)起著越來越重要的作用。近幾十年來，隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在宇宙航行、機器人控制、導彈制導以及核動力等高新技術(shù)領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)更是具有特別重要的作用。自動控制技術(shù)的應(yīng)用范圍現(xiàn)已擴展到生物、醫(yī)學、環(huán)境、經(jīng)濟管理和其他許多社會生活領(lǐng)域中，成為現(xiàn)代社會生活中不可缺少的重要組成部分。本書主要用作工科類高等院校的自動控制原理教材。依然保留經(jīng)典控制理論的3種分析方法：時域分析法、根軌跡分析法及頻域分析法。3種分析法以“夠用”為原則，深入淺出、循序漸近地引入到實際的應(yīng)用系統(tǒng)中。全書共分8章：第1章介紹了自動控制的基本概念及先進的工具軟件MATLAB的界面及基本操作；第2章介紹了控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立方法以及結(jié)構(gòu)圖的表示方法；用MATLAB解決數(shù)學模型的建模問題，如用計算機求解拉氏變換、反變換及結(jié)構(gòu)圖的簡化；數(shù)學模型的MATLAB表示及轉(zhuǎn)換等；第3章至第6章系統(tǒng)地論述了線性控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法及系統(tǒng)的校正方法基本控制理論；較詳細地介紹了用MATLAB工具解決3種分析法的計算、繪圖、分析等問題；第7章介紹了直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管BJT單環(huán)、雙環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及系統(tǒng)性能的分析；用MATLAB在控制系統(tǒng)計算機輔助分析和設(shè)計仿真單、雙環(huán)控制系統(tǒng)方面的應(yīng)用實例；第8章是基于直流調(diào)速系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)分析、調(diào)試、故障排除與維護的步驟、方法及常見故障介紹。自控系統(tǒng)則作為分析的對象，圍繞系統(tǒng)性能的分析與改善途徑，以方法論為主線，通過應(yīng)用舉例的形式，著重物理含義和物理過程的闡述，努力做到理論聯(lián)系實際、分析細致、通俗易懂和切合實用。全書每章均有小結(jié)、習題，它們多為生產(chǎn)實際中的問題，“小結(jié)”概括了每章的基本內(nèi)容和要求；書中的例題、習題及其部分答案，詳細的實例分析，均做到理論聯(lián)系實際，分析細致，通俗易懂和切合實用，有利于學生自學能力、分析能力和實踐能力的提高。本書通過編者在兩屆學生中作教學改革形成講義，做精品課程的開發(fā)，最后整理成冊出版，教學實施性強。全書參考教學學時數(shù)為70～90學時，可采取多媒體、教室、虛擬計算機平臺及實訓室一體化教室；教學內(nèi)容是以大多數(shù)院校都有的實訓設(shè)備直流調(diào)速系統(tǒng)為主線編寫的，可實施性強；教學方式可采取課內(nèi)討論、教師總結(jié)的方式進行。編者在編寫時，不得不考慮全書的系統(tǒng)性和完整性，但教師和讀者使用時，可抓住主干，選擇要點，把主要精力放在對分析方法的掌握上。書中許多章節(jié)的內(nèi)容與例題都相對獨立，便于不同的專業(yè)選用。

內(nèi)容概要

　　《自動控制原理與系統(tǒng) 》主要內(nèi)容包括：自動控制系統(tǒng)的基本概念、先進的工具軟件MATLAB的界面及基本操作；控制系統(tǒng)的數(shù)學模型的建立以及用MATLAB解決數(shù)學建模問題；線性控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法及系統(tǒng)的校正方法等基本控制理論；詳細介紹了用MATLAB工具解決時域、根軌跡和頻域3種分析法的計算、繪圖、分析等問題；直流調(diào)速系統(tǒng)晶闡管BJT單環(huán)、雙環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及系統(tǒng)性能的分析；用MATLAB輔助分析和設(shè)計仿真單、雙環(huán)控制系統(tǒng)的實例；基于直流調(diào)速系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)分析、調(diào)試、故障排除與維護的步驟、方法及常見故障介紹。在每一章后都引入了具體的實例系統(tǒng)，以期培養(yǎng)讀者分析、調(diào)試仿真的能力。　　《自動控制原理與系統(tǒng) 》內(nèi)容以方便教學實施為前提，可操作性強?？晒┍究?、職工大學的自動化類和電氣信息類專業(yè)作教材使用，也可作自學考試教材，并可供工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 自動控制系統(tǒng)的基本概念1.1 概述1.2 自動控制的基本方式1.3 自動控制系統(tǒng)的類型1.4 學習自動控制原理的工具軟件MATLAB1.5 本課程的基本任務(wù)、特點及學習方法習題1第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型2.1 控制工程數(shù)學基礎(chǔ)2.2 控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立2.3 結(jié)構(gòu)圖等效變換和系統(tǒng)傳遞函數(shù)2.4 控制系統(tǒng)數(shù)學模型的MATLAB實現(xiàn)2.5 設(shè)計實例：低通濾波器設(shè)計小結(jié)習題2第3章 控制系統(tǒng)時域分析3.1 時域性能指標3.2 一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)3.3 二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)3.4.代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)3.5 穩(wěn)態(tài)誤差3.6 用MATLAB解決時域分析的問題3.7 設(shè)計實例：望遠鏡指向控制系統(tǒng)的設(shè)計小結(jié)習題3第4章 根軌跡分析法4.1 根軌跡與根軌跡方程4.2 繪制根軌跡的基本規(guī)則4.3 控制系統(tǒng)根軌跡分析4.4 根軌跡MATLAB的實現(xiàn)4.5 設(shè)計實例：激光操縱控制系統(tǒng)小結(jié)習題4第5章 頻域分析法5.1 頻率特性的基本概念與表示方法5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性5.3 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制5.4 用頻域法分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性5.5 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性和時域特性的關(guān)系5.6 用MATLAB解決頻率分析問題5.7 設(shè)計實例：雕刻機位置控制系統(tǒng)小結(jié)習題5第6章 自動控制系統(tǒng)的校正6.1 校正裝置6.2 PID（Proportional Integral Derivative Compensation）控制規(guī)律6.3 串聯(lián)校正（頻率法）6.4 反饋校正（Feedback Compensation）6.5 補償校正舉例小結(jié)習題6第7章 直流調(diào)速控制系統(tǒng)的分析及仿真7.1 轉(zhuǎn)速負反饋晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)7.2 小功率有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實例分析（閱讀材料）7.3 速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)7.4 用MATLAB仿真單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)7.5 用MATLAB仿真雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)小結(jié)習題7第8章 自動控制系統(tǒng)的分析、調(diào)試與故障的排除8.1 自動控制系統(tǒng)的分析步驟8.2 自動控制系統(tǒng)的調(diào)試方法8.3 自動控制系統(tǒng)的維護、使用和故障的排除小結(jié)習題8附錄1 部分習題答案附錄2 MATLAB用到的參考函數(shù)程序參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：本章通過開環(huán)與閉環(huán)控制具體實例，講述了自動控制系統(tǒng)的基本概念：被控制對象、輸入量、輸出量、擾動量、開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)及反饋的概念；反饋控制任務(wù)；控制系統(tǒng)的組成及原理框圖的繪制；控制系統(tǒng)的基本分類；自動控制的原理；對控制系統(tǒng)的基本要求及系統(tǒng)先進工具軟件MATLAB的界面與基本使用的介紹等。1.1 概述在科學技術(shù)飛速發(fā)展的今天，自動控制技術(shù)起著越來越重要的作用。所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對象（機器設(shè)備或生產(chǎn)過程）的某個參數(shù)（即被控量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。例如，數(shù)控車床按照預(yù)定程序自動地切削工件，化學反應(yīng)爐的溫度或壓力自動地維持恒定，人造衛(wèi)星準確地進入預(yù)定軌道運行并回收，宇宙飛船能夠準確地在月球著陸并返回地面等，都是以應(yīng)用高水平的自動控制技術(shù)為前提的。自動控制理論是控制工程的理論基礎(chǔ)，是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學。自動控制理論按其發(fā)展過程分成經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩大部分。經(jīng)典控制理論在20世紀50年代末已形成比較完整的體系，它主要以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入、單輸出反饋控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題，其基本內(nèi)容有時域法、頻域法、根軌跡法等。

編輯推薦

《自動控制原理與系統(tǒng)》：借鑒國外職業(yè)教育的先進教學模式，順應(yīng)現(xiàn)代職業(yè)教育制度的改革趨勢，以能力為主、應(yīng)用為本作為職業(yè)教育導向的內(nèi)容體系，基于崗位技能.面向操作過程的編寫思路，應(yīng)用類課程與國家職業(yè)認證掛鉤。

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