自動控制原理知識要點(diǎn)與習(xí)題解析

前言

本書是與胡壽松主編的《自動控制原理》（第四版，科學(xué)社版）相配套的輔導(dǎo)性用書。本書體系和符號與原教材保持一致。為方便廣大讀者學(xué)習(xí)和掌握自動控制技術(shù)，各章均由四個(gè)部分組成：（1）知識要點(diǎn)，力求用準(zhǔn)確、簡潔的語言表述本章的基本概念、基本理論和基本方法；（2）習(xí)題解析，對原教材各章的習(xí)題進(jìn)行詳細(xì)解答，為讀者掌握知識要點(diǎn)、提高解題技巧提供幫助；（3）同步訓(xùn)練題，精選出代表性習(xí)題以鞏固和提高所學(xué)知識，讀者在學(xué)習(xí)中應(yīng)注重知識要點(diǎn)、解題技巧的歸納、總結(jié)，避免陷入“題?！保恍┯?xùn)練題綜合性較強(qiáng)、難度略高；（4）同步訓(xùn)練題解答，建議讀者先自主解答同步訓(xùn)練題后，再參閱這部分的答案。在學(xué)習(xí)“線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合”時(shí)，應(yīng)注重線性定常連續(xù)系統(tǒng)的相關(guān)理論和分析方法，掌握這些理論和分析方法后，很容易理解線性定常離散系統(tǒng)的相關(guān)結(jié)論?！皠討B(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制方法”的內(nèi)容很廣，且定理推導(dǎo)需要有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；學(xué)習(xí)時(shí)，注重最優(yōu)解的必要條件；只有簡單的最優(yōu)控制問題，才能方便地獲得最優(yōu)解，如習(xí)題解析和同步練習(xí)題中給出的習(xí)題。最小值原理和動態(tài)規(guī)劃（最優(yōu)性原理）是求解最優(yōu)控制問題的兩種有效方法，后者更適合求解離散最優(yōu)化問題。重點(diǎn)掌握“具有二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)線性系統(tǒng)”的有關(guān)內(nèi)容。我們希望本書能夠?yàn)樽x者學(xué)習(xí)“自動控制原理”提供幫助，通過學(xué)爿本書，使讀者能在掌握基本概念和基本理論、系統(tǒng)分析、綜合與校正解題技巧和綜合運(yùn)用能力上有顯著提高。

內(nèi)容概要

本書為高校優(yōu)秀教材《自動控制原理》（胡壽松，第四版）一書相配套的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)用書。書中精辟地總結(jié)了自動控制理論的知識要點(diǎn)；詳細(xì)解析各章的習(xí)題；從“自動控制原理”課程試卷和碩士研究生入學(xué)試題中精選出有代表性的習(xí)題作為同步訓(xùn)練題，并給出解答?！　闇p少篇幅，在知識要點(diǎn)部分僅給出必要的例題。關(guān)于知識要點(diǎn)、基本解題方法的示例，讀者可參考習(xí)題解析中的解答或原教材中的相關(guān)例題。為讀者自檢學(xué)習(xí)效果，全書共精選同步訓(xùn)練題110道?！　”緯勺鳛楦叩裙I(yè)院校自動化、測控技術(shù)與儀器、電氣工程及其自動化等相關(guān)專業(yè)的高年級本科生的輔助教材、控制理論手冊、解題指南，以及研究生入學(xué)考試參考書，亦可供從事控制工程的科研工作者和工程技術(shù)人員自學(xué)和參考。

書籍目錄

第1章  自動控制的一般概念　知識要點(diǎn)　1.1　自動控制與自動控制系統(tǒng)　1.2　自動控制方式　1.3　控制系統(tǒng)分類與命名　1.4　系統(tǒng)工作原理　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第2章  控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　知識要點(diǎn)　2.1　控制系統(tǒng)的微分方程和拉氏變換方程　2.2　傳遞函數(shù)　2.3　控制系統(tǒng)的方框圖　2.4　控制系統(tǒng)的信號流圖　2.5　控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第3章  線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法　知識要點(diǎn)　3.1　系統(tǒng)響應(yīng)的性能指標(biāo)　3.2　系統(tǒng)中負(fù)實(shí)零點(diǎn)對系統(tǒng)響應(yīng)的作用　3.3　系統(tǒng)中極點(diǎn)對系統(tǒng)響應(yīng)的作用　3.4　高階系統(tǒng)的時(shí)域分析　3.5　線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　3.6　線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算　3.7　復(fù)合控制　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第4章  線性系統(tǒng)的根軌跡法　知識要點(diǎn)　4.1　根軌跡方程　4.2　根軌跡繪制的基本規(guī)則　4.3　廣義根軌跡　4.4　系統(tǒng)性能分析　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第5章  線性系統(tǒng)的頻域分析法　知識要點(diǎn)　5.1　頻率特性　5.2　典型環(huán)節(jié)的頻率特性　5.3　開環(huán)頻率特性曲線　5.4　頻率域的穩(wěn)定性判據(jù)　5.5　穩(wěn)定裕度（相對穩(wěn)定性）　5.6　閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第6章  線性系統(tǒng)的校正方法　知識要點(diǎn)　6.1　系統(tǒng)校正的基本概念　6.2　串聯(lián)校正　6.3　反饋校正　6.4　復(fù)合校正　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第7章  線性離散系統(tǒng)的分析與校正　知識要點(diǎn)　7.1　離散系統(tǒng)的基本概念　7.2　Z變換理論　7.3　線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　7.4　線性離散系統(tǒng)的分析　7.5　線性離散系統(tǒng)的綜合與校正　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第8章  非線性控制系統(tǒng)分析　知識要點(diǎn)　8.1　非線性系統(tǒng)的基本概念　8.2　典型非線性特性及其對系統(tǒng)運(yùn)動的影響　8.3　相平面法　8.4　描述函數(shù)法　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第9章  線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合　知識要點(diǎn)　9.1　線性系統(tǒng)狀態(tài)空間描述中的基本概念　9.2　線性系統(tǒng)的可控性與可觀測性　9.3　線性定常系統(tǒng)的線性變換　9.4　線性定常系統(tǒng)的反饋控制及狀態(tài)觀測器　9.5　李雅普諾夫穩(wěn)定性分析　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案第10章  動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制方法　知識要點(diǎn)　10.1　最優(yōu)控制的一般概念　10.2　最優(yōu)控制中的變分法　10.3　極小值原理及其應(yīng)用　10.4　具有二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制問題　10.5　動態(tài)規(guī)劃　書后習(xí)題解析　同步訓(xùn)練題　同步訓(xùn)練題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型是用數(shù)學(xué)方法分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)分析能夠用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)語言描述系統(tǒng)的工作過程和特性。具有相同數(shù)學(xué)模型的實(shí)際系統(tǒng)，必然有相同的特性。自動控制原理研究抽象化的實(shí)際系統(tǒng)，即數(shù)學(xué)模型所代表的具有同樣特性的所有系統(tǒng)。研究某個(gè)實(shí)際系統(tǒng)性能時(shí)，只需列寫出它的數(shù)學(xué)模型，就可以應(yīng)用自動控制原理的理論和方法，了解該系統(tǒng)。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式很多，適應(yīng)各種分析方法。建立數(shù)學(xué)模型的方法有兩大類，理論分析建模和實(shí)驗(yàn)建模。本章只研究理論方法建模，首先是建立系統(tǒng)的微分方程，再導(dǎo)出相應(yīng)的多種表現(xiàn)形式：傳遞函數(shù)、方框圖、信號流圖等。2．1  控制系統(tǒng)的微分方程和拉氏變換方程建立系統(tǒng)微分方程系統(tǒng)微分方程是系統(tǒng)的時(shí)域模型，描述系統(tǒng)輸出變量與輸人變量之間的動態(tài)關(guān)系。建立系統(tǒng)微分方程的基本步驟如下：（1）分析系統(tǒng)工作原理、各變量之間的關(guān)系，確立系統(tǒng)的輸入變量和輸出變量；（2）依據(jù)支配系統(tǒng)工作的基本規(guī)律，逐個(gè)列寫出各元件的微分方程；（3）消去中間變量，列寫出只含有輸入和輸出變量以及它們的各階導(dǎo)數(shù)的微分方程；（4）將方程寫成規(guī)范形式。建立系統(tǒng)拉氏變換方程求解微分方程是件煩瑣的事情，對于線性常微分方程，將其作拉氏變換，得到系統(tǒng)（在復(fù)數(shù)域的數(shù)學(xué)模型）的拉氏變換方程，便于求解和分析。

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《自動控制原理知識要點(diǎn)與習(xí)題解析》是高等學(xué)校優(yōu)秀教材輔導(dǎo)叢書之一。

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