自動控制原理

內(nèi)容概要

本書主要介紹閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本理論及其工程分析和設(shè)計(jì)方法。全書共9章。前6章主要介紹控制的發(fā)展、閉環(huán)系統(tǒng)的基本原理、數(shù)學(xué)模型的建立、控制系統(tǒng)的基本分析方法、穩(wěn)定性分析以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正。后3章分別講述現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制理論和非線性控制系統(tǒng)。    全書內(nèi)容力圖構(gòu)成一個完整的體系，使讀者掌握控制理論的基本分析和設(shè)計(jì)方法。    本書可以作為自動化、通信、計(jì)算機(jī)、機(jī)電、光電、化工等專業(yè)本科生的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  自動控制及其發(fā)展概述  1.2  自動控制的基本方式  1.3  控制系統(tǒng)的分類及組成  1.4  對控制系統(tǒng)性能的基本要求  1.5  本課程的任務(wù)  習(xí)題第2章  控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  3.1  列寫微分方程的一般方法  3.2  非線性微分方程的線性化  3.3  傳遞函數(shù)  3.4  動態(tài)結(jié)構(gòu)圖（方框圖）及其簡化  3.5  系統(tǒng)對給定和擾動作用下的傳遞函數(shù)  3.6  信號流圖和梅遜公式（S.J.Mason）  習(xí)題第3章  時域分析法  3.1  典型控制過程及性能指標(biāo)  3.2  一階系統(tǒng)分析  3.3  二階系統(tǒng)分析  3.4  高階系統(tǒng)的時間響應(yīng)概述  3.5  穩(wěn)定性和代數(shù)判據(jù)  3.6  穩(wěn)態(tài)誤差及誤差系數(shù)  習(xí)題第4章  根軌跡法  4.1  引言  4.2  根軌跡的概念  4.3  繪制根軌跡的基本規(guī)則  4.4  應(yīng)用根軌跡進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)  習(xí)題第5章  控制系統(tǒng)的頻率特性  5.1  引言  5.2  頻率特性  5.3  頻率特性圖  5.4  奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)  5.5  控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性  5.6  頻率特性與控制系統(tǒng)性能指標(biāo)  習(xí)題第6章  控制系統(tǒng)的綜合和校正  6.1  引言  6.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法  6.3  用根軌跡方法設(shè)計(jì)校正網(wǎng)絡(luò)  6.4  用頻率特性方法設(shè)計(jì)超前校正網(wǎng)絡(luò)  習(xí)題第7章  現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)  7.1  狀態(tài)空間法的基本概念  7.2  線性定常數(shù)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程的建立  7.3  線性定常系統(tǒng)的運(yùn)動分析  7.4  線性系統(tǒng)的能控性和能觀測性  7.5  線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置  7.6  狀態(tài)觀測器  習(xí)題第8章  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)  8.1  離散控制系統(tǒng)概述  8.2  采樣過程及采樣定理  8.3  信號的復(fù)現(xiàn)與保持器  8.4  線性離散系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型  8.5  線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性  8.6  線性離散系統(tǒng)的時域分析  習(xí)題第9章  非線性控制系統(tǒng)  9.1  非線性系統(tǒng)概述  9.2  非線性系統(tǒng)的分析方法  9.3  用描述函數(shù)法分析穩(wěn)定性  習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　自動控制及其發(fā)展概述　　自動控制作為一種重要的技術(shù)手段，能在沒有人參與的情況下，高速度和高精度地自動完成被控對象的運(yùn)動。它已在宇宙航行、軍事裝備的自動化、工業(yè)過程的自動控制、自動檢測等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。自動控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防及科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化中起著重要作用，自動控制技術(shù)的應(yīng)用不僅使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動化，從而提高勞動生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品量，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善勞動條件，使人們從繁重的體力勞動和單調(diào)重復(fù)的腦力勞動中解放出來，這在冶金、采礦、機(jī)械、化工、電子等部門尤為明顯。同時，自動控制又可使工作具有高度的準(zhǔn)確性，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，提高了武器的命中率和戰(zhàn)斗力。近年來，自動控制的應(yīng)用范圍還擴(kuò)展到交通管理、生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)管理、社會科學(xué)和其他許多社會生活領(lǐng)域，并對各學(xué)科之間的相互滲透起到促進(jìn)作用。在人類改造大自然、探索新能源、發(fā)展空間技術(shù)和創(chuàng)造人類社會文明方面都具有十分重要的意義。　　自動控制理論是在人類改造自然的生產(chǎn)實(shí)踐活動中孕育、產(chǎn)生，并隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展、完善起來的。早在古代，勞動人民就憑借生產(chǎn)實(shí)踐中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)和對反饋概念的直觀認(rèn)識，發(fā)明了許多閃爍著控制理論智慧火花的杰作。第一次工業(yè)革命促進(jìn)了自動控制的飛速發(fā)展，1788年，由詹姆斯·瓦特（James Watt）發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器是一個最著名的例子。在他發(fā)明的蒸汽機(jī)上使用了離心調(diào)速器，解決了蒸汽機(jī)的速度控制問題，引起了人們對控制技術(shù)的重視。蒸汽機(jī)在某些條件下，轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩，這個現(xiàn)象引起了一些學(xué)者的興趣，1868年，英國物理學(xué)家麥克斯威爾（J.C.Maxwell）根據(jù)力學(xué)原理，用常系數(shù)線性微分方程描述了調(diào)速器一蒸汽機(jī)一負(fù)荷系統(tǒng)，并得出簡單的代數(shù)判據(jù)，圓滿地解決了穩(wěn)速問題，開辟了用數(shù)學(xué)方法研究控制系統(tǒng)的途徑。此后，英國數(shù)學(xué)家勞斯（E.J.Routh）和德國數(shù)學(xué)家古爾維茨（A.Hurwitz）分別在1877年和l895年獨(dú)立地建立了直接根據(jù)代數(shù)方程的系數(shù)判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的準(zhǔn)則，就是現(xiàn)在的勞斯一古爾維茨判據(jù)。用此準(zhǔn)則設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并具有滿意的控制精度。這些方法奠定了經(jīng)典控制理論中時域分析法的基礎(chǔ)。1932年，美國物理學(xué)家奈奎斯特（H.Nyquist）研究了長距離電話線信號傳輸中出現(xiàn)的失真問題，運(yùn)用復(fù)變函數(shù)理論建立了以頻率特性為基礎(chǔ)的穩(wěn)定性判據(jù)，奠定了頻率響應(yīng)法的基礎(chǔ)。第二次世界大戰(zhàn)前夕，自動控制理論有了進(jìn)一步的發(fā)展。1934年，赫茲（H.L.Hazen）發(fā)表了具有歷史意義的著作《伺服機(jī)構(gòu)理論》，提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)的概念，討論了可以精確跟蹤變化的輸入信號的繼電式伺服機(jī)構(gòu)?！　　?/pre>




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　　自動控制作為一種重要的技術(shù)手段，能在沒有人參與的情況下，高速度和高精度地自動完成被控對象的運(yùn)動。它已在宇宙航行、軍事裝備的自動化、工業(yè)過程的自動控制、自動檢測等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。 本教材全面闡述了自動控制的基本理論，系統(tǒng)地介紹了自動控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本方法。全書內(nèi)容力圖構(gòu)成一個完整的體系，使讀者掌握控制理論的基本分析和設(shè)計(jì)方法。





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