自动控制原理与应用 - 中国高校教材图书网
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书名： |
自动控制原理与应用
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| ISBN： | 978-7-5606-2251-4 |
责任编辑： | |
| 作者： |
高金玉
相关图书
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥24.00
折扣价：￥22.80
折扣：0.95
节省了1.2元
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字数： |
386千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
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| 出版日期： |
2009-09-01 |
每包册数： |
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| 国家规划教材： |
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省部级规划教材： |
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| 入选重点出版项目： |
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获奖信息： |
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| 内容简介： |
内容简介
本书全面阐述了自动控制系统的基本理论及应用。 全书共七章， 其中前六章主要讲述线性定常连续系统的建模、 分析、 校正等内容， 第7章为线性离散系统的分析与设计。 全书主要内容包括： 线性系统数学模型、 时域响应分析、 根轨迹分析、 频域特性分析、 控制系统校正、 采样控制系统， 以及在MATLAB支持下对控制系统的计算机辅助分析与设计。 全书内容取材新颖， 阐述深入浅出， 为了便于自学， 各章均有丰富的例题和习题。
本书可作为高职高专院校电气自动化技术、 仪表及测试、 机械、 动力及冶金等专业的教材， 也可作为相关人员的自学教材。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
目 录
第1章 绪论 1
1.1 自动控制系统的一般概念 1
1.2 自动控制系统的基本控制方式 2
1.2.1 开环控制方式 2
1.2.2 闭环控制方式 3
1.2.3 其它控制方式 3
1.3 自动控制系统的分类 4
1.3.1 按给定量的变化规律分类 4
1.3.2 按系统的特性分类 4
1.3.3 按系统的信号形式分类 5
1.3.4 按系统的输入与输出信号的数量分类 5
1.4 对自动控制系统性能的基本要求 6
1.5 基于MATLAB的控制系统分析与设计 7
1.5.1 MATLAB 7.0的界面环境 7
1.5.2 MATLAB 7.0主窗口 8
1.5.3 Command Window（命令窗口） 8
1.5.4 Workspace（工作空间窗口） 9
1.5.5 Current Directory(当前目录窗口) 9
1.5.6 Command History(命令历史窗口) 10
1.5.7 启动平台窗口和Start按钮 11
1.5.8 MATLAB帮助系统 11
小结 11
习题 11
第2章 控制系统的数学模型 13
2.1 控制系统的时域数学模型——微分方程 13
2.2 拉普拉斯变换基础 15
2.2.1 拉氏变换的概念 15
2.2.2 几个常用函数的拉氏变换 15
2.2.3 拉氏变换的几个重要运算定理 18
2.2.4 拉氏反变换 21
2.2.5 用拉氏变换求解微分方程 23
2.3 控制系统的复数域数学模型——传递函数 23
2.3.1 传递函数的定义及特点 23
2.3.2 典型环节的传递函数 24
2.4 控制系统的动态结构图 25
2.4.1 结构图的组成与作用 25
2.4.2 建立系统的结构图 25
2.4.3 结构图的等效变换及简化 27
2.5 控制系统的重要传递函数 30
2.6 解题示范 32
小结 36
习题 37
第3章 线性系统的时域分析法 39
3.1 阶跃响应的性能指标 39
3.2 典型二阶系统时域分析 40
3.2.1 一阶系统的单位阶跃响应 40
3.2.2 典型二阶系统的单位阶跃响应 42
3.2.3 欠阻尼二阶系统动态性能指标的估算 45
3.2.4 二阶系统的性能改善 50
3.3 高阶系统分析 54
3.3.1 高阶系统的阶跃响应 54
3.3.2 偶极子和闭环主导极点 55
3.3.3 高阶系统的动态指标的估算 55
3.4 线性系统稳定性分析 57
3.4.1 稳定的定义 57
3.4.2 线性系统稳定的充要条件 57
3.4.3 劳斯稳定判据 58
3.4.4 劳斯稳定判据在系统分析中的应用 62
3.5 线性系统稳态误差分析 64
3.5.1 稳态误差的定义 64
3.5.2 系统类型 65
3.5.3 稳态误差的分析 65
3.5.4 扰动信号作用下的稳态误差 69
3.6 解题示范 70
小结 79
习题 79
第4章 系统根轨迹分析法 82
4.1 根轨迹的概念及闭环极点的确定 82
4.1.1 根轨迹的概念 82
4.1.2 闭环极点的确定 84
4.2 绘制根轨迹的基本法则 85
4.3 广义根轨迹 96
4.3.1 参数根轨迹 96
4.3.2 零度根轨迹 98
4.4 系统性能分析与估算 101
4.4.1 主导极点、 偶极子及时间响应 102
4.4.2 系统性能的定量估算及定性分析 103
4.5 解题示范 106
小结 111
习题 112
第5章 线性系统的频域分析法 116
5.1 频率特性 116
5.1.1 频率特性的定义及特点 116
5.1.2 频率特性的几何表示方法 117
5.2 典型环节的频率特性 119
5.3 系统的开环频率特性 128
5.3.1 控制系统的开环频率特性 128
5.3.2 最小相位系统和非最小相位系统 136
5.4 奈奎斯特稳定判据的应用 138
5.4.1 奈氏稳定判据的数学基础——幅角原理 138
5.4.2 奈奎斯特稳定判据 139
5.5 控制系统的频域性能指标——稳定裕度 146
5.5.1 幅值裕度 147
5.5.2 相位裕度 148
5.6 闭环频率特性 151
5.6.1 闭环频率特性指标 151
5.6.2 开环频率特性与闭环频率特性的关系 152
5.7 频率法系统分析 153
5.7.1 用开环频率特性分析系统的性能 153
5.7.2 用闭环频率特性分析系统的动态性能 156
5.8 解题示范 157
小结 164
习题 164
第6章 线性系统的校正方法 167
6.1 校正的基本概念 167
6.1.1 校正的定义 167
6.1.2 校正方式 167
6.2 无源校正 169
6.2.1 无源串联超前校正 169
6.2.2 无源串联滞后校正 174
6.3 有源校正 178
6.3.1 基本控制规律 179
6.3.2 三种常用的调节器 180
6.3.3 串联校正分析 182
6.4 复合校正 189
6.4.1 按扰动补偿的前馈控制 189
6.4.2 按输入补偿的顺馈控制 190
6.5 解题示范 190
小结 195
习题 195
第7章 线性离散系统 197
7.1 离散系统的基本概念 197
7.1.1 离散系统的定义、分类及典型结构 197
7.1.2 离散系统的优点 201
7.2 信号的采样 201
7.2.1 采样过程 201
7.2.2 采样定理 204
7.3 信号的保持 207
7.4 z变换理论 209
7.4.1 z变换的定义及求法 210
7.4.2 z变换的性质 212
7.4.3 z反变换 213
7.5 离散系统的数学模型 217
7.5.1 差分方程 217
7.5.2 脉冲传递函数 219
7.5.3 由结构图求脉冲传递函数 221
7.5.4 数学模型之间的转换 228
7.6 离散系统性能分析 229
7.6.1 稳定性的分析 229
7.6.2 稳态误差计算 237
7.6.3 动态性能的定量计算与定性分析 240
7.7 解题示范 247
小结 250
习题 251
参考文献 254
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
前 言
自动控制技术广泛应用于工农业生产、 交通运输和国防建设的各个领域。 自动控制技术以控制理论为基础， 以计算机为手段， 解决了一系列高科技难题， 诸如宇宙航行、 航空航天工程、 导弹制导与导弹防御体系等领域的一些高精度控制问题， 在科学技术现代化的发展与创新过程中， 发挥着越来越重要的作用。
“自动控制原理”是自动化学科的重要理论基础， 是专门研究有关自动控制系统中基本概念、 基本原理和基本方法的一门课程， 是电气自动化技术专业的一门核心基础理论课程。 学好自动控制理论对掌握自动化技术有着重要的作用。 本书从基本概念、 基本分析方法入手， 结合生产和生活中的实例， 以时域分析方法为主线， 时域分析和频域分析并进， 利用直观的物理概念， 使学生充分理解系统参数与系统指标之间的内在联系， 由浅入深地引导学生理解和掌握经典控制理论的精髓。
本书是根据电气自动化技术专业“自动控制原理”的教学大纲编写而成的， 适用于自动化专业及其它电气信息类学生使用。 在编写过程中， 编者充分注意到以下几点：
（1） 注重体系的基本结构， 强调控制理论的基本概念、 基本原理和基本方法， 内容精练， 重点突出， 不以细节为主。
（2） 以学生为本， 加强能力培养， 遵照认知规律， 内容叙述力求深入浅出、 层次分明； 注意理论的完整性与工程实用性相结合， 培养学生的工程意识。
（3） 引入了风靡世界的MATLAB软件来实现控制系统的辅助分析和设计， 以培养学生现代化的分析与设计能力， 适应21世纪教学现代化的发展要求。
（4） 为了便于不同层次的学生和读者自学， 各章都有较丰富的、 有难度层次的典型例题和习题， 并有部分习题需应用MATLAB求解。
为适应教学要求， 针对本门课程的特点， 对自动控制理论的内容及习题做了精选， 例题量大， 便于练习掌握。 引入MATLAB软件来解决自控原理中复杂的计算问题， 简化了解题难度， 有利于课堂理论教学向实际工程实践过渡； 同时， 采用MATLAB生成图形提高了绘图精度， 便于学生深刻了解变化细节和变化过程。 本书在编排上， 一方面只介绍古典控制论， 这样的结构学生容易接受； 另一方面， 对内容做了精选， 以介绍基础性的理论为重点。 随着科学技术的飞速发展， 学生要学习的知识越来越多， 对于控制理论这样的基础课， 学时数没必要太多， 只要求学生了解或掌握一种分析系统性能的数学方法而已。 不同的学校可根据实际计划学时， 选择不同的章节学习， 对其余内容可开选修课。
``本书由山东信息职业技术学院高金玉任主编， 济南职业学院李常峰任副主编， 西安航空技术高等专科学校刘雨棣任主审。 参加编写的人员有： 山东信息职业技术学院赵钿（第3、 5、 6章）， 高金玉（第1、 2章）， 李常峰（第4、 7章）， 全书由高金玉统稿。 在审稿会上， 主编、 主审及参编又对书稿进行了认真细致的审阅、 修改和订正， 进一步提高了本书的质量。 在此， 对各位老师的辛勤参与以及有关院校和西安电子科技大学出版社的大力支持， 一并致以诚挚的感谢。
``限于作者水平， 且时间较紧， 书中难免有不妥之处， 敬请各位读者批评指正， 便于进一步修订与完善。
编 者
2009年3月
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