自動(dòng)控制原理

前言

　　在今天的社會(huì)生活中，自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備無所不在，為人類文明進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)，同時(shí)自動(dòng)控制理論也得到了空前發(fā)展，已經(jīng)形成完善而深厚的理論體系?！　∧壳?，在一些非控制類工科高等院校，或者一些農(nóng)業(yè)高等院校中，出于課程體系和實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐的需要，相繼開設(shè)了自動(dòng)控制原理課程，且逐漸成為專業(yè)基礎(chǔ)課，為適應(yīng)這些院校的教學(xué)要求和教學(xué)需要，特編寫此書。本書是《高等學(xué)校精品規(guī)劃教材》之一?！　”緯鶕?jù)非控制類工科和農(nóng)科的相關(guān)專業(yè)對(duì)本理論體系的要求，把重點(diǎn)放在基本概念和基本原理的講述和理解應(yīng)用上，盡量做到深入淺出。通過閱讀本書，使學(xué)生能夠正確理解有關(guān)控制理論的基本概念，掌握分析自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本方法，并初步具備綜合設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。本書共分8章：第1章為自動(dòng)控制系統(tǒng)概述；第2章為控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，主要針對(duì)控制系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)作較詳細(xì)的闡述，使學(xué)生在理解基本概念的基礎(chǔ)上能夠熟練掌握這兩種控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立以及轉(zhuǎn)換過程；第3章為控制系統(tǒng)的時(shí)域分析，鑒于多數(shù)院校在此課程的前續(xù)課中均開設(shè)了電路理論或信號(hào)與系統(tǒng)的課程，相關(guān)內(nèi)容在本章中不再重復(fù)太多，主要討論了低階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)，重點(diǎn)敘述了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷方法和穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算；第4章為根軌跡法，講述系統(tǒng)分析方法中的根軌跡法的概念和根軌跡圖的繪制原則，以及運(yùn)用根軌跡法分析系統(tǒng)性能的過程和方法；第5章為頻率分析法，重點(diǎn)敘述了頻率特性的定義，各典型環(huán)節(jié)頻率特性以及開、閉環(huán)控制系統(tǒng)的頻率特性，闡述應(yīng)用頻率特性對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法；第6章為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正，把頻率法校正作為基本內(nèi)容，敘述了串聯(lián)校正、反饋校正、復(fù)合校正的基本概念和方法；第7章為非線性系統(tǒng)分析，介紹了非線性的基本種類和目前對(duì)非線性系統(tǒng)進(jìn)行分析的基本方法，描述函數(shù)法和相平面法，并對(duì)非線性控制器及其應(yīng)用作了論述；第8章針對(duì)目前工程計(jì)算的常用軟件MATLAB在控制系統(tǒng)分析和仿真中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)要介紹，以利于教學(xué)的需要和學(xué)生的自學(xué)?！　〈藭?0學(xué)時(shí)左右編寫。不同院校可根據(jù)需要舍棄某些章節(jié)的講授，如若40～50學(xué)時(shí)左右可講授前6章主要內(nèi)容。全書可配備7～8個(gè)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)條件而定?！　⒓颖緯帉懙膯挝挥校荷蜿栟r(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)、沈陽建筑大學(xué)等?！　”緯木帉懭藛T有：吳秀華、楊兵力、劉振宇、張興福、劉美菊、鄒秋瀅、石敏惠、孫曉杰、王俊、楊萍、潘飛、許占文。全書由付立思教授任主審?！　∮捎谧髡咚接邢?，書中錯(cuò)誤或不妥之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者不吝指正。

內(nèi)容概要

　　本書是《高等學(xué)校精品規(guī)劃教材》之一。本書共分8章。主要介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念；線性控制系統(tǒng)在時(shí)域和復(fù)頻域中的數(shù)學(xué)模型及其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立和化簡(jiǎn)；闡述線性控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法、根軌跡分析法、復(fù)頻域分析法以及校正和設(shè)計(jì)的基本方法；介紹非線性控制系統(tǒng)中常見的非線性特性對(duì)系統(tǒng)性能的影響和常用的相平面、描述函數(shù)分析方法。另外針對(duì)目前工程計(jì)算和實(shí)踐應(yīng)用的需要，增加了MATLAB軟件在控制系統(tǒng)中應(yīng)用的一些初步內(nèi)容，以利于相關(guān)教學(xué)的需要。　　本書可作為非控制類的工科或農(nóng)科高等校相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供從事相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

前言第1章　緒論　§1—1　引言　§1—2　自動(dòng)控制　§1—3　反饋控制原理　§1—4　自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成　§1—5　自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型　§1—6　自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法　小結(jié)　習(xí)題第2章　自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　§2—1　控制系統(tǒng)微分方程的建立　§2—2　非線性微分方程的線性化　§2—3　拉普拉斯變換及其應(yīng)用　§2—4　傳遞函數(shù)　§2—5　動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖　小結(jié)　習(xí)題第3章　控制系統(tǒng)時(shí)域分析　§3—1　典型輸入函數(shù)和時(shí)域性能指標(biāo)　§3—2　一階系統(tǒng)的時(shí)域分析　§3—3　二階系統(tǒng)及高階系統(tǒng)的時(shí)域分析　§3—4　控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　§3—5　控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析　小結(jié)　習(xí)題第4章　根軌跡法　§4—1　根軌跡法的基本概念　§4—2　根軌跡的基本繪制法則　§4—3　廣義根軌跡　§4—4　根軌跡分析法　小結(jié)　習(xí)題第5章　頻域分析法　§5—1　頻率特性　§5—2　典型環(huán)節(jié)的頻率特性　§5—3　控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性　§5—4　頻域穩(wěn)定判據(jù)　§5—5　控制系統(tǒng)的頻域性能分析　小結(jié)　習(xí)題第6章　自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正　§6—1　控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和性能指標(biāo)　§6—2　基本控制規(guī)律　§6—3　常用串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)　§6—4　常用的串聯(lián)校正方法　§6—5　反饋校正　§6—6　復(fù)合校正　小結(jié)　習(xí)題第7章　非線性控制系統(tǒng)分析　§7—1　控制系統(tǒng)的非線性特性　§7—2　相平面分析法　§7—3　描述函數(shù)法　§7—4　非線性控制器及其應(yīng)用　小結(jié)　習(xí)題第8章　MATLAB語言與自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　§8—1　MATLAB語言簡(jiǎn)介　§8—2　經(jīng)典控制系統(tǒng)分析的常用命令及SIMULlNK仿真軟件簡(jiǎn)介　小結(jié)習(xí)題答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　自動(dòng)控制在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)方面起著十分重要的作用，應(yīng)用自動(dòng)控制能使空間技術(shù)、現(xiàn)代武器和自動(dòng)駕駛等方面得以飛速的發(fā)展，使機(jī)器設(shè)備和管理機(jī)構(gòu)高高效地運(yùn)行；生產(chǎn)過程的自動(dòng)化能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，增加產(chǎn)品的數(shù)量，改善勞動(dòng)條件?！　∽詣?dòng)控制屬于高新技術(shù)學(xué)科，自動(dòng)控制系統(tǒng)遍及各類工程領(lǐng)域，“系統(tǒng)”的概念已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面?！白詣?dòng)控制原理”是自動(dòng)控制學(xué)科有關(guān)專業(yè)的核心課程，它是討論各類自動(dòng)控制系統(tǒng)共性問題的一門技術(shù)科學(xué)。學(xué)習(xí)并掌握好自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)于加快我國現(xiàn)代化的建設(shè)有著十分重要的意義。本書以工程系統(tǒng)為背景，介紹自動(dòng)控制的基本原理以及控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述、分析與綜合的基本理論和方法?！　”菊聫墓こ虒?shí)例出發(fā)，介紹自動(dòng)控制的基本概念、基本方式和自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類與基本要求，重點(diǎn)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成原理，核心是反饋控制原理。同時(shí)回顧了控制理論學(xué)科的發(fā)展歷程?！　?-1　引言　　在生產(chǎn)力發(fā)展的過程中，人類總是不斷地認(rèn)識(shí)世界和改造世界，不斷地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。經(jīng)過一個(gè)漫長的歷史時(shí)期，逐步地用機(jī)器代替人工勞動(dòng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化，開辟了人類對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)有意識(shí)控制的新紀(jì)元。自動(dòng)控制是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是社會(huì)進(jìn)步的一個(gè)象征。它是一門介于多個(gè)學(xué)科之間綜合性的高新技術(shù)學(xué)科，并滲透到各類工程領(lǐng)域和現(xiàn)代社會(huì)生活的各個(gè)方面，在信息科學(xué)中占有重要的地位。

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