自動(dòng)控制原理

前言

　　本書(shū)是在“普通高等教育‘十一五’國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材”評(píng)選結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行編寫(xiě)的。它的特點(diǎn)是：　　1.內(nèi)容全面。包括經(jīng)典控制理論的全部?jī)?nèi)容和現(xiàn)代控制理論的部分內(nèi)容，符合一般本科院校教學(xué)大綱的要求。　　2.例題、習(xí)題豐富，難度適中。每章針對(duì)某部分內(nèi)容，都有比較合適的例題和習(xí)題，以加深對(duì)所述概念的理解。每道例題和習(xí)題的選擇，都具有代表性，都考慮了教師講授的方便性、學(xué)生學(xué)習(xí)的漸進(jìn)性和理解能力?！　?.編排合理。經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論安排在不同的章節(jié)，對(duì)于以應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)的一般本科院校，因必修課學(xué)時(shí)較少，可以按必修課和選修課兩部分安排教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)不同教學(xué)目標(biāo)的要求。　　4.詳、略得當(dāng)。本教材以最精煉的語(yǔ)言來(lái)闡述需要說(shuō)明的問(wèn)題，又不會(huì)使問(wèn)題難以理解和發(fā)生歧義?！　?.書(shū)后附有大部分習(xí)題的參考答案，既具有教材的作用，又具有習(xí)題集的功能，可方便學(xué)生學(xué)習(xí)和考研?！　”緯?shū)是由工作在教學(xué)第一線(xiàn)、具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的幾位教師編寫(xiě)的。其中第1章和第9章由鄭州輕工學(xué)院教師馮巧玲編寫(xiě)；其余各章編寫(xiě)作者有（大部分是鄭州輕工學(xué)院教師）：吳娟（第2、3、4章）；范為福（中原工學(xué)院教師）（第5章），牛月蘭（第6章），魏云冰、鄭新華（第7章、第8章）。由鄭州輕工學(xué)院謝宋和教授對(duì)本書(shū)作了主審。由于編者水平有限，因此熱誠(chéng)希望讀者對(duì)本書(shū)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)地介紹了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論中的線(xiàn)性系統(tǒng)理論。全書(shū)共分9章：前6章主要講述線(xiàn)性定常連續(xù)系統(tǒng)的建模、分析、校正等內(nèi)容；第7章為采樣離散系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)；第8章為非線(xiàn)性系統(tǒng)分析；第9章為現(xiàn)代控制理論。最后附有第2章到第9章的習(xí)題參考答案?！　”緯?shū)可作為高等院校電氣工程及自動(dòng)化、自動(dòng)化儀表及測(cè)試、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的教科書(shū)，也可供從事自動(dòng)控制類(lèi)的各專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 自動(dòng)控制概論　1.1 引言　　1.1.1 自動(dòng)控制理論及應(yīng)用　　1.1.2 自動(dòng)控制理論發(fā)展簡(jiǎn)史　1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與原理方框圖　　1.2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成　　1.2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理方框圖　1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)　　1.3.1 按自動(dòng)控制方式分類(lèi)　　1.3.2 按輸入信號(hào)特征分類(lèi)　　1.3.3 按所使用的數(shù)學(xué)方法分類(lèi)　1.4 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求　　1.4.1 穩(wěn)定性　　1.4.2 動(dòng)態(tài)性能　　1.4.3 穩(wěn)態(tài)性能　習(xí)題第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)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型　　2.2.1 線(xiàn)性元部件、線(xiàn)性系統(tǒng)微分方程的建立　　2.2.2 非線(xiàn)性系統(tǒng)微分方程的線(xiàn)性化　2.3 控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型　　2.3.1 傳遞函數(shù)　　2.3.2 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)　2.4 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖　　2.4.1 結(jié)構(gòu)圖的組成　　2.4.2 結(jié)構(gòu)圖等效變換　2.5 控制系統(tǒng)的信號(hào)流圖　　2.5.1 信號(hào)流圖　　2.5.2 信號(hào)流圖的繪制　　2.5.3 梅森增益公式　2.6 閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)　　2.6.1 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)　　2.6.2 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)　　2.6.3 閉環(huán)系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)　習(xí)題第3章 線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)域分析　3.1 控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的性能指標(biāo)　　3.1.1 典型輸入信號(hào)　　3.1.2 控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)　3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析　　3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　　3.2.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)　　3.2.3 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)　　3.2.4 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)　　3.2.5 一階系統(tǒng)的單位加速度響應(yīng)　3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析 　　3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　　3.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)　　3.3.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程分析　　3.3.4 過(guò)阻尼二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)　　3.3.5 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)　　3.3.6 二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)　　3.3.7 二階系統(tǒng)的性能改善　　3.3.8 初始條件不為零的二階系統(tǒng)響應(yīng)　3.4 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析　　3.4.1 高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)　　3.4.2 閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)　　3.4.3 高階系統(tǒng)性能指標(biāo)估算　3.5 線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　　3.5.1 穩(wěn)定性概念及定義　　3.5.2 線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件　　3.5.3 線(xiàn)性系統(tǒng)的代數(shù)判據(jù)　3.6 線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差　　3.6.1 誤差的基本概念　　3.6.2 計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差的一般方法　　3.6.3 系統(tǒng)類(lèi)型及靜態(tài)誤差系數(shù)法　　3.6.4 擾動(dòng)作用下的誤差　習(xí)題第4章 根軌跡法　4.1 根軌跡概念　4.2 根軌跡方程　4.3 繪制根軌跡的基本法則　　4.3.1 繪制根軌跡的基本法則　　4.3.2 閉環(huán)極點(diǎn)的確定　4.4 廣義根軌跡　　4.4.1 參數(shù)根軌跡　　4.4.2 零度根軌跡　4.5 開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)分布對(duì)系統(tǒng)性能的影響　4.6 系統(tǒng)性能分析與估算　　4.6.1 閉環(huán)系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)、偶極子　　4.6.2 系統(tǒng)性能的定量估算及定性分析　習(xí)題第5章 頻率響應(yīng)分析法　5.1 頻率特性的基本概念　　5.1.1 頻率特性的定義　　5.1.2 頻率特性的幾何表示　5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性　　5.2.1 比例環(huán)節(jié)　　5.2.2 積分環(huán)節(jié)　　5.2.3 微分環(huán)節(jié)　　5.2.4 慣性環(huán)節(jié)　　5.2.5 一階微分環(huán)節(jié)　　5.2.6 振蕩環(huán)節(jié)　　5.2.7 二階微分環(huán)節(jié)　　5.2.8 延時(shí)環(huán)節(jié)　5.3 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制　　5.3.1 開(kāi)環(huán)幅相曲線(xiàn)的繪制　　5.3.2 開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線(xiàn)的繪制　　5.3.3 最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)　5.4 頻率域穩(wěn)定判據(jù)　　5.4.1 奈氏判據(jù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　　5.4.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)　　5.4.3 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)含有積分環(huán)節(jié)時(shí)奈氏判據(jù)的應(yīng)用　　5.4.4 對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)　5.5 穩(wěn)定裕度　　5.5.1 幅值裕度和相位裕度　　5.5.2 應(yīng)用舉例　5.6 系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性　　5.6.1 開(kāi)環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性的關(guān)系　　5.6.2 尼科爾斯圖線(xiàn)　　5.6.3 非單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性　5.7 頻域性能指標(biāo)和時(shí)域性能指標(biāo)的關(guān)系　　5.7.1 典型二階系統(tǒng)　　5.7.2 高階系統(tǒng)　習(xí)題第6章 線(xiàn)性系統(tǒng)的校正方法　6.1 系統(tǒng)校正的一般概念　　6.1.1 性能指標(biāo)　　6.1.2 系統(tǒng)帶寬的選擇　　6.1.3 校正方式　6.2 基本控制規(guī)律　　6.2.1 比例（P）控制規(guī)律　　6.2.2 比例—微分（PD）控制規(guī)律　　6.2.3 積分（I）控制規(guī)律　　6.2.4 比例—積分（PI）控制規(guī)律　　6.2.5 比例—積分—微分（PID）控制規(guī)律　　6.2.6 用最佳二階系統(tǒng)法進(jìn)行PID校正　6.3 頻率法串聯(lián)校正　　6.3.1 串聯(lián)超前校正　　6.3.2 串聯(lián)滯后校正　　6.3.3 串聯(lián)滯后—超前校正　　6.3.4 校正裝置的實(shí)現(xiàn)　　6.3.5 串聯(lián)綜合法校正　　6.3.6 串聯(lián)工程設(shè)計(jì)方法　6.4 頻率法反饋校正　　6.4.1 反饋校正的原理與功能　　6.4.2 綜合法反饋校正　6.5 控制系統(tǒng)的復(fù)合校正　　6.5.1 按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正　　6.5.2 按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合校正　習(xí)題第7章 線(xiàn)性離散系統(tǒng)　7.1 離散系統(tǒng)的基本概念　7.2 采樣過(guò)程及采樣定理　　7.2.1 采樣過(guò)程及數(shù)學(xué)描述　　7.2.2 采樣定理　　7.2.3 采樣周期的選擇　7.3 信號(hào)恢復(fù)與信號(hào)保持　7.4 Z變換理論　　7.4.1 Z變換的定義　　7.4.2 Z變換的求法　　7.4.3 Z變換的性質(zhì)　　7.4.4 Z反變換　7.5 采樣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　　7.5.1 差分方程　　7.5.2 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)　7.6 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差　　7.6.1 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定條件　　7.6.2 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)　　7.6.3 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差　7.7 動(dòng)態(tài)響應(yīng)與閉環(huán)零、極點(diǎn)分布的關(guān)系　7.8 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的校正　　7.8.1 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)　　7.8.2 數(shù)字PID算式　7.9 最少拍離散控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)　　7.9.1 最少拍系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)　　7.9.2 最少拍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　習(xí)題第8章 非線(xiàn)性控制系統(tǒng)　8.1 概述　　8.1.1 典型的非線(xiàn)性特性　　8.1.2 非線(xiàn)性系統(tǒng)的若干特征　　8.1.3 非線(xiàn)性系統(tǒng)的研究方法　8.2 描述函數(shù)法　　8.2.1 描述函數(shù)的定義　　8.2.2 典型非線(xiàn)性特性的描述函數(shù)　　8.2.3 組合非線(xiàn)性特性的描述函數(shù)　　8.2.4 非線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性　　8.2.5 周期運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性　8.3 相平面法　　8.3.1 相平面法的概念　　8.3.2 相軌跡的性質(zhì)　　8.3.3 相平面圖的繪制方法　　8.3.4 線(xiàn)性系統(tǒng)的相軌跡　　8.3.5 奇點(diǎn)和奇線(xiàn)　　8.3.6 由相平面圖求系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間響應(yīng)　　8.3.7 非線(xiàn)性系統(tǒng)的相平面分析　習(xí)題第9章 線(xiàn)性定常系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合　9.1 線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式　　9.1.1 基本概念　　9.1.2 狀態(tài)空間表達(dá)式的建立　　9.1.3 狀態(tài)向量的線(xiàn)性變換　　9.1.4 傳遞函數(shù)矩陣　9.2 控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解　　9.2.1 線(xiàn)性定常連續(xù)系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解　　9.2.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的基本性質(zhì)　　9.2.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的求法　　9.2.4 線(xiàn)性定常系統(tǒng)非齊次方程的解　　9.2.5 離散動(dòng)態(tài)方程及其求解　9.3 控制系統(tǒng)的能控性與能觀性　　9.3.1 能控性與能觀性問(wèn)題的提出　　9.3.2 能控性定義及其判別準(zhǔn)則　　9.3.3 線(xiàn)性系統(tǒng)能觀性定義及判據(jù)　　9.3.4 能控性、能觀性與傳遞函數(shù)（矩陣）的關(guān)系　　9.3.5 對(duì)偶原理　　9.3.6 能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀標(biāo)準(zhǔn)型　　9.3.7 線(xiàn)性定常系統(tǒng)的規(guī)范分解　9.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析　　9.4.1 李雅普諾夫關(guān)于穩(wěn)定性的定義　　9.4.2 李雅普諾夫第一法（間接法）　　9.4.3 李雅普諾夫第二法（直接法）　9.5 狀態(tài)反饋和線(xiàn)性系統(tǒng)校正　　9.5.1 利用狀態(tài)反饋對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正　　9.5.2 輸出到輸入的反饋　　9.5.3 輸出到狀態(tài)向量導(dǎo)數(shù)的反饋與極點(diǎn)配置　　9.5.4 系統(tǒng)鎮(zhèn)定問(wèn)題　9.6 系統(tǒng)解耦問(wèn)題　　9.6.1 解耦的概念　　9.6.2 用前饋補(bǔ)償法實(shí)現(xiàn)解耦　　9.6.3 狀態(tài)反饋解耦　9.7 狀態(tài)觀測(cè)器　　9.7.1 全維狀態(tài)觀測(cè)器　　9.7.2 降維狀態(tài)觀測(cè)器　9.8 帶狀態(tài)觀測(cè)器的閉環(huán)控制系統(tǒng)　　9.8.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)空間表達(dá)式　　9.8.2 閉環(huán)系統(tǒng)的基本特性　習(xí)題附錄1 習(xí)題答案附錄2 常用函數(shù)的拉氏變換表參考文獻(xiàn)

編輯推薦

《普通高等教育十一五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?自動(dòng)控制原理》由北京航空航天大學(xué)出版社出版。

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