自動(dòng)控制原理

內(nèi)容概要

張冬妍、周修理主編的《自動(dòng)控制原理》重點(diǎn)介紹古典控制理論部分，主要涉及線性定常連續(xù)系統(tǒng)的理論分析與設(shè)計(jì)，線性離散系統(tǒng)的理論分析方法，非線性系統(tǒng)的理論分析方法，基于MATLAB的控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法、線性控制系統(tǒng)的根軌跡分析法、線性控制系統(tǒng)的頻率特性分析法、線性控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正、線性離散控制系統(tǒng)分析和非線性控制系統(tǒng)分析。書(shū)中每章都附有小結(jié)、豐富的例題、習(xí)題及參考答案，便于讀者在使用時(shí)能夠準(zhǔn)確把握各章的要點(diǎn)，提高獨(dú)立分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。
《自動(dòng)控制原理》可作為高等院校電氣信息類相關(guān)專業(yè)大、小平臺(tái)課教學(xué)用書(shū)，也可作為從事控制工程的科技人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言
第1章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念
 1.1 自動(dòng)控制理論發(fā)展
 1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理
 1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類及應(yīng)用實(shí)例
 1.3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)分類
 1.3.2 開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制
 1.3.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例
 1.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)
 1.4.1 穩(wěn)定性
 1.4.2 準(zhǔn)確性
 1.4.3 快速性
 1.5 MATLAB語(yǔ)言簡(jiǎn)介
 1.6 小結(jié)
 習(xí)題
第2章 線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
 2.1 數(shù)學(xué)模型的概念和建立方法
 2.1.1 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的定義
 2.1.2 建立數(shù)學(xué)模型的方法
 2.1.3 數(shù)學(xué)模型的表示形式
 2.2 控制系統(tǒng)的微分方程
 2.2.1 控制系統(tǒng)微分方程的描述
 2.2.2 控制系統(tǒng)微分方程的建立
 2.2.3 非線性微分方程的線性化
 2.3 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
 2.3.1 傳遞函數(shù)的基本概念
 2.3.2 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)
 2.3.3 傳遞函數(shù)的求取
 2.4 控制系統(tǒng)的框圖與信號(hào)流圖
 2.4.1 系統(tǒng)框圖的概念和繪制
 2.4.2 框圖的結(jié)構(gòu)變換
 2.4.3 信號(hào)流圖
 2.4.4 梅森公式
 2.4.5 典型控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
 2.5 基于MATLAB的線性系統(tǒng)建模
 2.5.1 系統(tǒng)模型描述及轉(zhuǎn)換
 2.5.2 基于Simulink的系統(tǒng)框圖及其化簡(jiǎn)
 2.6 小結(jié)
 習(xí)題
第3章 線性控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法
 3.1 控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)與系統(tǒng)性能指標(biāo)
 3.1.1 典型輸入信號(hào)
 3.1.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)
 3.2 線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
 3.2.1 穩(wěn)定的基本概念
 3.2.2 線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
 3.2.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
 3.3 線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析與計(jì)算
 3.3.1 穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念
 3.3.2 參考輸入作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
 3.3.3 干擾輸入作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
 3.3.4 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算的工程應(yīng)用
 3.3.5 動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)
 3.4 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析
 3.4.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
 3.4.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
 3.4.3 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)
 3.4.4 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)
 3.5 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析
 3.5.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
 3.5.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
 3.5.3 二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)
 3.5.4 二階系統(tǒng)性能的改善
 3.5.5 初始條件不為零時(shí)二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)
 3.6 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析
 3.6.1 高階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
 3.6.2 高階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
 3.6.3 閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)
 3.7 基于MATLAB的線性系統(tǒng)時(shí)域分析
 3.8 小結(jié)
 習(xí)題
第4章 線性控制系統(tǒng)的根軌跡分析法
 4.1 根軌跡法的基本概念和根軌跡方程
 4.1.1 根軌跡的基本概念
 4.1.2 根軌跡方程
 4.2 繪制根軌跡的基本規(guī)則
 4.3 基于根軌跡法的系統(tǒng)性能分析
 4.4 廣義根軌跡的繪制
 4.4.1 參數(shù)根軌跡的繪制
 4.4.2 零度根軌跡的繪制
 4.5 MATLAB下的線性系統(tǒng)根軌跡
 4.5.1 系統(tǒng)零極點(diǎn)圖的繪制
 4.5.2 系統(tǒng)根軌跡的繪制
 4.5.3 計(jì)算根軌跡增益函數(shù)
 4.6 小結(jié)
 習(xí)題
第5章 線性控制系統(tǒng)的頻率特性分析法
 5.1 頻率特性的基本概念和表示方法
 5.1.1 頻率特性的定義
 5.1.2 頻率特性的幾何表示方法
 5.2 控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的對(duì)數(shù)頻率特性
 5.2.1 典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性圖
 5.2.2 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性圖
 5.2.3 最小相位系統(tǒng)
 5.3 控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)奈奎斯特圖的繪制
 5.3.1 無(wú)零點(diǎn)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)奈奎斯特圖的繪制
 5.3.2 有零點(diǎn)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)奈奎斯特圖的繪制
 5.4 頻域穩(wěn)定判據(jù)與系統(tǒng)穩(wěn)定性
 5.4.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
 5.4.2 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
 5.4.3 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)在伯德圖中的表示形式
 5.4.4 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性
 5.5 系統(tǒng)開(kāi)、閉環(huán)頻率特性與時(shí)域性能的關(guān)系
 5.5.1 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性與時(shí)域性能的關(guān)系
 5.5.2 系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性與時(shí)域性能的關(guān)系
 5.5.3 系統(tǒng)的頻域指標(biāo)和時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系
 5.6 基于MATLAB的線性系統(tǒng)頻率特性法分析
 5.7 小結(jié)
 習(xí)題
第6章 線性控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正
 6.1 系統(tǒng)校正的基本方式和方法
 6.1.1 校正的基本概念
 6.1.2 校正的基本方式
 6.1.3 系統(tǒng)校正的設(shè)計(jì)方法
 6.2 常用的校正裝置及其特性
 6.2.1 超前校正裝置
 6.2.2 滯后校正裝置
 6.2.3 滯后?超前校正裝置
 6.3 頻率特性法的串聯(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 串聯(lián)校正的期望頻率特性法
 6.4 PID控制器設(shè)計(jì)
 6.4.1 PID控制器的工作原理
 6.4.2 PID控制器的工程設(shè)計(jì)
 6.5 線性系統(tǒng)校正的MATLAB實(shí)現(xiàn)
 6.6 小結(jié)
 習(xí)題
第7章 線性離散控制系統(tǒng)分析
 7.1 離散系統(tǒng)的基本概念
 7.2 信號(hào)采樣與保持
 7.2.1 信號(hào)采樣與采樣定理
 7.2.2 保持器
 7.3 z變換
 7.3.1 z變換的定義
 7.3.2 z變換的性質(zhì)
 7.3.3 z變換的方法
 7.3.4 z反變換
 7.4 線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
 7.4.1 線性常系數(shù)差分方程
 7.4.2 脈沖傳遞函數(shù)
 7.4.3 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
 7.4.4 閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)
 7.5 線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差
 7.5.1 線性定常離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件
 7.5.2 開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)和采樣周期對(duì)離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
 7.5.3 線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
 7.6 線性離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析
 7.6.1 線性離散系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)
 7.6.2 閉環(huán)極點(diǎn)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系
 7.7 PID控制器
 7.7.1 模擬PID控制器
 7.7.2 數(shù)字PID控制器
 7.8 基于MATLAB的線性離散系統(tǒng)分析
 7.9 小結(jié)
 習(xí)題
第8章 非線性控制系統(tǒng)分析
 8.1 非線性控制系統(tǒng)概述
 8.1.1 非線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
 8.1.2 常見(jiàn)的非線性特性
 8.1.3 非線性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
 8.2 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法
 8.2.1 描述函數(shù)的基本概念
 8.2.2 典型非線性特性的描述函數(shù)
 8.2.3 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析
 8.3 非線性系統(tǒng)的相平面法
 8.3.1 相軌跡的概念
 8.3.2 奇點(diǎn)與極限環(huán)
 8.3.3 相軌跡的繪制
 8.3.4 非線性系統(tǒng)的相平面分析
 8.4 利用非線性特性的系統(tǒng)性能改善
 8.5 基于MATLAB的非線性系統(tǒng)分析
 8.6 小結(jié)
 習(xí)題
附錄
 附錄A 常用函數(shù)的拉普拉斯變換和z變換對(duì)照表
 附錄B 部分習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：1）控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述自動(dòng)控制系統(tǒng)特性或狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，是從理論上進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要依據(jù)。若系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是線性的，則這種系統(tǒng)叫做線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)的重要特性是可以應(yīng)用疊加原理。對(duì)非線性系統(tǒng)，當(dāng)非線性不嚴(yán)重或變量變化范圍不大時(shí)，可在工作點(diǎn)附近采用增量法使模型線性化。2）本章介紹了線性定常系統(tǒng)的4種數(shù)學(xué)模型：微分方程、傳遞函數(shù)、系統(tǒng)框圖和信號(hào)流圖。微分方程是描述自動(dòng)控制系統(tǒng)變化特性的最基本模型；傳遞函數(shù)是從對(duì)微分方程在零初始條件下進(jìn)行拉普拉斯變換得到的系統(tǒng)輸出量的拉普拉斯變換式與輸入量的拉普拉斯變換式之比，不反映系統(tǒng)內(nèi)部的任何信息，它在工程上用得最多；系統(tǒng)框圖是傳遞函數(shù)的一種圖解形式，它能直觀、形象地表示出系統(tǒng)各組成部分的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞與變換關(guān)系，有助于對(duì)系統(tǒng)的分析研究。系統(tǒng)框圖也適用于非線性系統(tǒng)；對(duì)于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)用信號(hào)流圖更為簡(jiǎn)便，用梅森公式可直接求出系統(tǒng)中任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系。3）一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)常可分解為典型環(huán)節(jié)組合的形式。常見(jiàn)的典型環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)等。熟悉各典型環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)表達(dá)式和特性有助于對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。4）對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，不同的數(shù)學(xué)模型只是不同的表示方法。因此，系統(tǒng)框圖與其他數(shù)學(xué)模型形式有著密切的關(guān)系。由系統(tǒng)微分方程經(jīng)過(guò)拉普拉斯變換得到變換方程后，可以很容易地畫(huà)出系統(tǒng)框圖。通過(guò)系統(tǒng)框圖的等效變換可求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖不是唯一的，但由不同的系統(tǒng)框圖得到的傳遞函數(shù)是相同的。5）一般地，系統(tǒng)傳遞函數(shù)多指閉環(huán)系統(tǒng)輸出量對(duì)輸入量的傳遞函數(shù)，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)傳遞函數(shù)是個(gè)總稱，它包括幾種典型的傳遞函數(shù)：開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)、輸出對(duì)于參考輸入或干擾輸入的閉環(huán)傳遞函數(shù)及偏差對(duì)于參考輸人或干擾輸入的閉環(huán)傳遞函數(shù)。

編輯推薦

《自動(dòng)控制原理》是普通高等教育“十二五”電氣信息類規(guī)劃教材之一。

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