自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)

前言

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的眾多領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)起著越來(lái)越重要的作用。近幾十年來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在宇宙航行、機(jī)器人控制、導(dǎo)彈制導(dǎo)以及核動(dòng)力等高新技術(shù)領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)更是具有特別重要的作用。自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用范圍現(xiàn)已擴(kuò)展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)管理和其他許多社會(huì)生活領(lǐng)域中，成為現(xiàn)代社會(huì)生活中不可缺少的重要組成部分。本書(shū)主要用作工科類高等院校的自動(dòng)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(shí)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(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中。全書(shū)共分8章：第1章介紹了自動(dòng)控制的基本概念及先進(jìn)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(xué)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(xué)模型的建模問(wèn)題，如用計(jì)算機(jī)求解拉氏變換、反變換及結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化；數(shù)學(xué)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(shí)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(xì)地介紹了用MATLAB工具解決3種分析法的計(jì)算、繪圖、分析等問(wèn)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(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)仿真單、雙環(huán)控制系統(tǒng)方面的應(yīng)用實(shí)例；第8章是基于直流調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)分析、調(diào)試、故障排除與維護(hù)的步驟、方法及常見(jiàn)故障介紹。自控系統(tǒng)則作為分析的對(duì)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(guò)應(yīng)用舉例的形式，著重物理含義和物理過(guò)程的闡述，努力做到理論聯(lián)系實(shí)際、分析細(xì)致、通俗易懂和切合實(shí)用。全書(shū)每章均有小結(jié)、習(xí)題，它們多為生產(chǎn)實(shí)際中的問(wèn)題，“小結(jié)”概括了每章的基本內(nèi)容和要求；書(shū)中的例題、習(xí)題及其部分答案，詳細(xì)的實(shí)例分析，均做到理論聯(lián)系實(shí)際，分析細(xì)致，通俗易懂和切合實(shí)用，有利于學(xué)生自學(xué)能力、分析能力和實(shí)踐能力的提高。本書(shū)通過(guò)編者在兩屆學(xué)生中作教學(xué)改革形成講義，做精品課程的開(kāi)發(fā)，最后整理成冊(cè)出版，教學(xué)實(shí)施性強(qiáng)。全書(shū)參考教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)為70～90學(xué)時(shí)，可采取多媒體、教室、虛擬計(jì)算機(jī)平臺(tái)及實(shí)訓(xùn)室一體化教室；教學(xué)內(nèi)容是以大多數(shù)院校都有的實(shí)訓(xùn)設(shè)備直流調(diào)速系統(tǒng)為主線編寫(xiě)的，可實(shí)施性強(qiáng)；教學(xué)方式可采取課內(nèi)討論、教師總結(jié)的方式進(jìn)行。編者在編寫(xiě)時(shí)，不得不考慮全書(shū)的系統(tǒng)性和完整性，但教師和讀者使用時(shí)，可抓住主干，選擇要點(diǎn)，把主要精力放在對(duì)分析方法的掌握上。書(shū)中許多章節(jié)的內(nèi)容與例題都相對(duì)獨(dú)立，便于不同的專業(yè)選用。

內(nèi)容概要

　　《自動(dòng)控制原理與系統(tǒng) 》主要內(nèi)容包括：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、先進(jìn)的工具軟件MATLAB的界面及基本操作；控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立以及用MATLAB解決數(shù)學(xué)建模問(wèn)題；線性控制系統(tǒng)的時(shí)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(xì)介紹了用MATLAB工具解決時(shí)域、根軌跡和頻域3種分析法的計(jì)算、繪圖、分析等問(wèn)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(jì)仿真單、雙環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)例；基于直流調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)分析、調(diào)試、故障排除與維護(hù)的步驟、方法及常見(jiàn)故障介紹。在每一章后都引入了具體的實(shí)例系統(tǒng)，以期培養(yǎng)讀者分析、調(diào)試仿真的能力?！　　蹲詣?dòng)控制原理與系統(tǒng) 》內(nèi)容以方便教學(xué)實(shí)施為前提，可操作性強(qiáng)?？晒┍究?、職工大學(xué)的自動(dòng)化類和電氣信息類專業(yè)作教材使用，也可作自學(xué)考試教材，并可供工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念1.1 概述1.2 自動(dòng)控制的基本方式1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型1.4 學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理的工具軟件MATLAB1.5 本課程的基本任務(wù)、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法習(xí)題1第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1 控制工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.2 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(xué)模型的MATLAB實(shí)現(xiàn)2.5 設(shè)計(jì)實(shí)例：低通濾波器設(shè)計(jì)小結(jié)習(xí)題2第3章 控制系統(tǒng)時(shí)域分析3.1 時(shí)域性能指標(biāo)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(shí)域分析的問(wèn)題3.7 設(shè)計(jì)實(shí)例：望遠(yuǎn)鏡指向控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)小結(jié)習(xí)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(shí)現(xiàn)4.5 設(shè)計(jì)實(shí)例：激光操縱控制系統(tǒng)小結(jié)習(xí)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(kāi)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(kāi)環(huán)頻率特性和時(shí)域特性的關(guān)系5.6 用MATLAB解決頻率分析問(wèn)題5.7 設(shè)計(jì)實(shí)例：雕刻機(jī)位置控制系統(tǒng)小結(jié)習(xí)題5第6章 自動(dòng)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(bǔ)償校正舉例小結(jié)習(xí)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(fù)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(shí)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(xí)題7第8章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析、調(diào)試與故障的排除8.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析步驟8.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試方法8.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的維護(hù)、使用和故障的排除小結(jié)習(xí)題8附錄1 部分習(xí)題答案附錄2 MATLAB用到的參考函數(shù)程序參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：本章通過(guò)開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制具體實(shí)例，講述了自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念：被控制對(duì)象、輸入量、輸出量、擾動(dòng)量、開(kāi)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(dòng)控制的原理；對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求及系統(tǒng)先進(jìn)工具軟件MATLAB的界面與基本使用的介紹等。1.1 概述在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，自動(dòng)控制技術(shù)起著越來(lái)越重要的作用。所謂自動(dòng)控制，是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象（機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）的某個(gè)參數(shù)（即被控量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。例如，數(shù)控車床按照預(yù)定程序自動(dòng)地切削工件，化學(xué)反應(yīng)爐的溫度或壓力自動(dòng)地維持恒定，人造衛(wèi)星準(zhǔn)確地進(jìn)入預(yù)定軌道運(yùn)行并回收，宇宙飛船能夠準(zhǔn)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(dòng)控制技術(shù)為前提的。自動(dòng)控制理論是控制工程的理論基礎(chǔ)，是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。自動(dòng)控制理論按其發(fā)展過(guò)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(jì)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(jì)問(wèn)題，其基本內(nèi)容有時(shí)域法、頻域法、根軌跡法等。

編輯推薦

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

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