現(xiàn)代控制工程基礎

內容概要

劉春生等主編的《現(xiàn)代控制工程基礎》簡明闡述了自動控制的基本理論與應用。全書共8章，前7章著重以現(xiàn)代控制系統(tǒng)為背景，介紹了系統(tǒng)建模、時域分析法、根軌跡法、頻域分析法、離散系統(tǒng)分析和非線性系統(tǒng)分析，各章均包含MATLAB應用技術實例以及專為本書研制的可視化軟件平臺的設計實例；第8章內容借鑒國際著名商學院的教育理念，進行了現(xiàn)代控制系統(tǒng)的案例分析，以強化學生對控制系統(tǒng)概念的理解，提高分析、設計控制系統(tǒng)的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新理念。
 本書為2008年“自動控制系列課程”國家教學團隊建設的重點教材，
2003年國家精品課程“自動控制原理”的主干教材。
《現(xiàn)代控制工程基礎》可作為高等院校電氣工程及其自動化、機械設計制造及其自動化、電子信息工程、測控技術與儀器、熱能與動力工程、化工自動化、飛行器設計與制造等專業(yè)的本科生教材，也可供相關工程技術人員參考。

書籍目錄

前言
第1章  控制系統(tǒng)的一般概念
  1.1  引言
  1.2  控制科學與控制論、系統(tǒng)論、信息論
  1.3  自動控制的發(fā)展
  1.4  自動控制系統(tǒng)的分類和組成
    1.4.1  自動控制的有關概念
    1.4.2  自動控制系統(tǒng)的分類
    1.4.3  開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)
    1.4.4  恒值控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)
  1.5  閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成
  1.6  現(xiàn)代控制系統(tǒng)實例
  1.7  對控制系統(tǒng)的基本要求
  1.8  典型輸入信號或者激勵信號
  習題
第2章  控制系統(tǒng)的數學模型
  2.1  控制系統(tǒng)的微分方程
    2.1.1  控制系統(tǒng)微分方程的建立
    2.1.2  非線性系統(tǒng)的線性近似
  2.2  拉普拉斯變換
    2.2.1  拉普拉斯變換的定義
    2.2.2  拉普拉斯變換的常用定理
    2.2.3  拉普拉斯反變換
    2.2.4  利用拉普拉斯變換法求解微分方程
  2.3  控制系統(tǒng)的傳遞函數
    2.3.1  傳遞函數
    2.3.2  常用控制元件的傳遞函數
  2.4  控制系統(tǒng)的結構圖與信號流圖
    2.4.1  控制系統(tǒng)的結構圖
    2.4.2  控制系統(tǒng)的信號流圖
    2.4.3  閉環(huán)系統(tǒng)的常用傳遞函數
  2.5  典型控制系統(tǒng)的數學模型
  習題
第3章  線性連續(xù)系統(tǒng)的時域分析
  3.1  控制系統(tǒng)的時域響應和時域性能指標
    3.1.1  控制系統(tǒng)的時域響應
    3.1.2  控制系統(tǒng)的時域性能指標
  3.2  線性系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
    3.2.1  一階系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
    3.2.2  二階系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
    3.2.3  高階系統(tǒng)的動態(tài)性能近似分析
  3.3  線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
    3.3.1  系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念
    3.3.2  線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件
    3.3.3  勞斯穩(wěn)定判據
  3.4  線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析
    3.4.1  誤差及穩(wěn)態(tài)誤差
    3.4.2  系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
    3.4.3  減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法
  3.5  PID控制器設計
    3.5.1  PID控制原理及形式
    3.5.2  PID參數整定方法
  3.6  基于可視化軟件平臺的伺服控制系統(tǒng)設計
  習題
第4章  根軌跡法
  4.1  根軌跡法的基本概念
    4.1.1  根軌跡的基本概念
    4.1.2  根軌跡與系統(tǒng)性能關系分析
    4.1.3  根軌跡方程
  4.2  繪制根軌跡的一般方法
    4.2.1  常規(guī)根軌跡
    4.2.2  參數根軌跡
  4.3  根軌跡法設計實例
  4.4  基于可視化軟件平臺的飛機縱向通道控制系統(tǒng)設計
  習題
第5章  頻率響應法
  5.1  控制系統(tǒng)的頻率響應
    5.1.1  頻率特性的基本概念
    5.1.2  頻率響應的計算方法
    5.1.3  頻率特性的幾何表示方法
  5.2  開環(huán)極坐標圖
    5.2.1  典型環(huán)節(jié)的極坐標圖
    5.2.2  開環(huán)傳遞函數的極坐標圖繪制
    5.2.3  用MATLAB繪制極坐標圖
  5.3  開環(huán)Bode圖
    5.3.1  典型環(huán)節(jié)的Bode圖
    5.3.2  開環(huán)傳遞函數的Bode圖繪制
    5.3.3  用MATLAB繪制系統(tǒng)的Bode圖
    5.3.4  最小相角和非最小相角系統(tǒng)
  5.4  頻域穩(wěn)定判據
    5.4.1  Nyquist穩(wěn)定判據的數學基礎
    5.4.2  對數頻域穩(wěn)定判據
    5.4.3  頻域穩(wěn)定裕度
    5.4.4  用MATLAB分析系統(tǒng)穩(wěn)定性
  5.5  頻域性能指標
  5.6  校正補償及設計
    5.6.1  典型補償環(huán)節(jié)
    5.6.2  補償設計實例
  5.7  基于可視化軟件平臺的磁懸浮控制系統(tǒng)設計
  習題
第6章  線性離散系統(tǒng)分析
  6.1  離散系統(tǒng)的基本概念
    6.1.1  采樣控制系統(tǒng)
    6.1.2  數字控制系統(tǒng)
    6.1.3  離散控制系統(tǒng)的特點
  6.2  信號采樣與保持
    6.2.1  信號采樣
    6.2.2  零階保持器
  6.3  z變換理論
    6.3.1  z變換定義
    6.3.2  z變換方法
    6.3.3  z變換的基本性質
    6.3.4  z反變換
  6.4  離散系統(tǒng)的數學模型
    6.4.1  線性常系數差分方程及其解法
    6.4.2  脈沖傳遞函數
    6.4.3  開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數
    6.4.4  閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數
  6.5  離散系統(tǒng)的性能分析
    6.5.1  穩(wěn)定性分析
    6.5.2  離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
  習題
第7章  非線性控制系統(tǒng)分析
  7.1  引言
  7.2  非線性控制系統(tǒng)概述
    7.2.1  非線性系統(tǒng)的特點
    7.2.2  非線性系統(tǒng)的分析與設計方法
  7.3  常見非線性特性及其對系統(tǒng)性能的影響
  7.4  描述函數法
    7.4.1  描述函數的基本概念
    7.4.2  典型非線性特性描述函數
    7.4.3  非線性系統(tǒng)的簡化
    7.4.4  描述函數法進行非線性系統(tǒng)分析
  7.5  非線性控制系統(tǒng)仿真實例
  習題
第8章  現(xiàn)代控制系統(tǒng)案例分析
  8.1  磁懸浮球控制系統(tǒng)
    8.1.1  磁懸浮球系統(tǒng)的結構和工作機理
    8.1.2  磁懸浮球的數學模型
    8.1.3  磁懸浮球的PID控制
  8.2  水平軌道式倒立擺控制系統(tǒng)
    8.2.1  系統(tǒng)的結構和工作機理
    8.2.2  一級倒立擺的數學模型及PID控制
    8.2.3  倒立擺計算機控制系統(tǒng)
  8.3  玻璃窯爐控制系統(tǒng)
    8.3.1  玻璃窯爐的結構與工作原理
    8.3.2  玻璃窯爐的溫度控制
  8.4  飛行控制系統(tǒng)
    8.4.1  作用在飛機上的力與力矩
    8.4.2  飛行控制系統(tǒng)的組成
    8.4.3  俯仰角姿態(tài)飛行控制系統(tǒng)的分析與設計
附錄1  MATLAB 7.4.0簡介
附錄2  自動控制可視化軟件平臺簡介
參考文獻

圖書封面

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