自動控制原理

前言

　　本書是在“普通高等教育‘十一五’國家級規(guī)劃教材”評選結果的基礎上進行編寫的。它的特點是：　　1.內容全面。包括經典控制理論的全部內容和現(xiàn)代控制理論的部分內容，符合一般本科院校教學大綱的要求?！　?.例題、習題豐富，難度適中。每章針對某部分內容，都有比較合適的例題和習題，以加深對所述概念的理解。每道例題和習題的選擇，都具有代表性，都考慮了教師講授的方便性、學生學習的漸進性和理解能力。　　3.編排合理。經典控制理論與現(xiàn)代控制理論安排在不同的章節(jié)，對于以應用型人才為培養(yǎng)目標的一般本科院校，因必修課學時較少，可以按必修課和選修課兩部分安排教學內容，以適應不同教學目標的要求?！　?.詳、略得當。本教材以最精煉的語言來闡述需要說明的問題，又不會使問題難以理解和發(fā)生歧義。　　5.書后附有大部分習題的參考答案，既具有教材的作用，又具有習題集的功能，可方便學生學習和考研。　　本書是由工作在教學第一線、具有豐富教學經驗的幾位教師編寫的。其中第1章和第9章由鄭州輕工學院教師馮巧玲編寫；其余各章編寫作者有（大部分是鄭州輕工學院教師）：吳娟（第2、3、4章）；范為福（中原工學院教師）（第5章），牛月蘭（第6章），魏云冰、鄭新華（第7章、第8章）。由鄭州輕工學院謝宋和教授對本書作了主審。由于編者水平有限，因此熱誠希望讀者對本書的缺點和錯誤批評指正。

內容概要

本書系統(tǒng)地介紹了經典控制理論和現(xiàn)代控制理論中的線性系統(tǒng)理論。全書共分9章：前6章主要講述線性定常連續(xù)系統(tǒng)的建模、分析、校正等內容；第7章為采樣離散系統(tǒng)的分析及設計；第8章為非線性系統(tǒng)分析；第9章為現(xiàn)代控制理論。最后附有第2章到第9章的習題參考答案?！　”緯勺鳛楦叩仍盒ｋ姎夤こ碳白詣踊⒆詣踊瘍x表及測試、機械工程、計算機技術等專業(yè)的教科書，也可供從事自動控制類的各專業(yè)工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章 自動控制概論　1.1 引言　　1.1.1 自動控制理論及應用　　1.1.2 自動控制理論發(fā)展簡史　1.2 自動控制系統(tǒng)的組成與原理方框圖　　1.2.1 自動控制系統(tǒng)的組成　　1.2.2 自動控制系統(tǒng)的原理方框圖　1.3 自動控制系統(tǒng)的分類　　1.3.1 按自動控制方式分類　　1.3.2 按輸入信號特征分類　　1.3.3 按所使用的數(shù)學方法分類　1.4 對控制系統(tǒng)的基本要求　　1.4.1 穩(wěn)定性　　1.4.2 動態(tài)性能　　1.4.3 穩(wěn)態(tài)性能　習題第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型　2.1 引言　2.2 控制系統(tǒng)的時域數(shù)學模型　　2.2.1 線性元部件、線性系統(tǒng)微分方程的建立　　2.2.2 非線性系統(tǒng)微分方程的線性化　2.3 控制系統(tǒng)的復域數(shù)學模型　　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)的結構圖　　2.4.1 結構圖的組成　　2.4.2 結構圖等效變換　2.5 控制系統(tǒng)的信號流圖　　2.5.1 信號流圖　　2.5.2 信號流圖的繪制　　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)　習題第3章 線性系統(tǒng)的時域分析　3.1 控制系統(tǒng)時間響應的性能指標　　3.1.1 典型輸入信號　　3.1.2 控制系統(tǒng)的時域性能指標　3.2 一階系統(tǒng)的時域分析　　3.2.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學模型　　3.2.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應　　3.2.3 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應　　3.2.4 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應　　3.2.5 一階系統(tǒng)的單位加速度響應　3.3 二階系統(tǒng)的時域分析 　　3.3.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學模型　　3.3.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應　　3.3.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)過程分析　　3.3.4 過阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標　　3.3.5 二階系統(tǒng)的單位脈沖響應　　3.3.6 二階系統(tǒng)的單位斜坡響應　　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　3.4 高階系統(tǒng)的時域分析　　3.4.1 高階系統(tǒng)的階躍響應　　3.4.2 閉環(huán)主導極點　　3.4.3 高階系統(tǒng)性能指標估算　3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析　　3.5.1 穩(wěn)定性概念及定義　　3.5.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件　　3.5.3 線性系統(tǒng)的代數(shù)判據　3.6 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差　　3.6.1 誤差的基本概念　　3.6.2 計算穩(wěn)態(tài)誤差的一般方法　　3.6.3 系統(tǒng)類型及靜態(tài)誤差系數(shù)法　　3.6.4 擾動作用下的誤差　習題第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 開環(huán)零、極點分布對系統(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)的主導極點、偶極子　　4.6.2 系統(tǒng)性能的定量估算及定性分析　習題第5章 頻率響應分析法　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 延時環(huán)節(jié)　5.3 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制　　5.3.1 開環(huán)幅相曲線的繪制　　5.3.2 開環(huán)對數(shù)頻率特性曲線的繪制　　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　　5.4.1 奈氏判據的數(shù)學基礎　　5.4.2 奈奎斯特穩(wěn)定判據　　5.4.3 開環(huán)系統(tǒng)含有積分環(huán)節(jié)時奈氏判據的應用　　5.4.4 對數(shù)頻率穩(wěn)定判據　5.5 穩(wěn)定裕度　　5.5.1 幅值裕度和相位裕度　　5.5.2 應用舉例　5.6 系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性　　5.6.1 開環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性的關系　　5.6.2 尼科爾斯圖線　　5.6.3 非單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性　5.7 頻域性能指標和時域性能指標的關系　　5.7.1 典型二階系統(tǒng)　　5.7.2 高階系統(tǒng)　習題第6章 線性系統(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　　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 校正裝置的實現(xiàn)　　6.3.5 串聯(lián)綜合法校正　　6.3.6 串聯(lián)工程設計方法　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)的復合校正　　6.5.1 按擾動補償?shù)膹秃闲Ｕ　?.5.2 按輸入補償?shù)膹秃闲Ｕ×曨}第7章 線性離散系統(tǒng)　7.1 離散系統(tǒng)的基本概念　7.2 采樣過程及采樣定理　　7.2.1 采樣過程及數(shù)學描述　　7.2.2 采樣定理　　7.2.3 采樣周期的選擇　7.3 信號恢復與信號保持　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　　7.4.4 Z反變換　7.5 采樣系統(tǒng)的數(shù)學模型　　7.5.1 差分方程　　7.5.2 線性離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)　7.6 線性離散系統(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　　7.6.3 線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差　7.7 動態(tài)響應與閉環(huán)零、極點分布的關系　7.8 線性離散系統(tǒng)的校正　　7.8.1 數(shù)字控制器的模擬化設計　　7.8.2 數(shù)字PID算式　7.9 最少拍離散控制系統(tǒng)的分析與設計　　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)的設計　習題第8章 非線性控制系統(tǒng)　8.1 概述　　8.1.1 典型的非線性特性　　8.1.2 非線性系統(tǒng)的若干特征　　8.1.3 非線性系統(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 典型非線性特性的描述函數(shù)　　8.2.3 組合非線性特性的描述函數(shù)　　8.2.4 非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性　　8.2.5 周期運動的穩(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　　8.3.3 相平面圖的繪制方法　　8.3.4 線性系統(tǒng)的相軌跡　　8.3.5 奇點和奇線　　8.3.6 由相平面圖求系統(tǒng)運動的時間響應　　8.3.7 非線性系統(tǒng)的相平面分析　習題第9章 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合　9.1 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式　　9.1.1 基本概念　　9.1.2 狀態(tài)空間表達式的建立　　9.1.3 狀態(tài)向量的線性變換　　9.1.4 傳遞函數(shù)矩陣　9.2 控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的解　　9.2.1 線性定常連續(xù)系統(tǒng)齊次狀態(tài)方程的解　　9.2.2 狀態(tài)轉移矩陣的基本性質　　9.2.3 狀態(tài)轉移矩陣的求法　　9.2.4 線性定常系統(tǒng)非齊次方程的解　　9.2.5 離散動態(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 能控性與能觀性問題的提出　　9.3.2 能控性定義及其判別準則　　9.3.3 線性系統(tǒng)能觀性定義及判據　　9.3.4 能控性、能觀性與傳遞函數(shù)（矩陣）的關系　　9.3.5 對偶原理　　9.3.6 能控標準型和能觀標準型　　9.3.7 線性定常系統(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)反饋和線性系統(tǒng)校正　　9.5.1 利用狀態(tài)反饋對系統(tǒng)進行校正　　9.5.2 輸出到輸入的反饋　　9.5.3 輸出到狀態(tài)向量導數(shù)的反饋與極點配置　　9.5.4 系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題　9.6 系統(tǒng)解耦問題　　9.6.1 解耦的概念　　9.6.2 用前饋補償法實現(xiàn)解耦　　9.6.3 狀態(tài)反饋解耦　9.7 狀態(tài)觀測器　　9.7.1 全維狀態(tài)觀測器　　9.7.2 降維狀態(tài)觀測器　9.8 帶狀態(tài)觀測器的閉環(huán)控制系統(tǒng)　　9.8.1 系統(tǒng)的結構與狀態(tài)空間表達式　　9.8.2 閉環(huán)系統(tǒng)的基本特性　習題附錄1 習題答案附錄2 常用函數(shù)的拉氏變換表參考文獻

編輯推薦

《普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材?自動控制原理》由北京航空航天大學出版社出版。

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