自动控制原理
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北京房山
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作者邹见效 主编
出版社机械工业出版社
ISBN9787111556572
出版时间2017-01
装帧平装
开本16开
定价42元
货号1201464528
上书时间2024-06-28
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目录
前言
章 绪论
1.1 自动控制技术及其应用
1.2 自动控制系统的一般概念
1.2.1 自动控制的基本原理
1.2.2 自动控制系统的组成
1.3 自动控制系统的基本控制方式
1.3.1 开环控制系统
1.3.2 闭环控制系统
1.3.3 复合控制系统
1.4 自动控制系统的分类
1.4.1 按系统输入信号形式划分
1.4.2 按系统微分方程形式划分
1.4.3 按系统参数与时间的关系划分
1.4.4 按系统信号形式划分
1.4.5 按系统控制作用点个数划分
1.5 自动控制理论发展简史
1.6 自动控制系统的基本要求
1.6.1 稳定性
1.6.2 暂态性能
1.6.3 稳态性能
1.7 自动控制系统分析与设计工具
1.8 全书章节结构
习题
第2章 系统的数学模型
2.1 系统的微分方程
2.1.1 电路系统
2.1.2 机电系统
2.1.3 机械系统
2.1.4 非线性方程的线性化
2.2 传递函数
2.2.1 拉普拉斯变换
2.2.2 传递函数的定义
自动控制原理目录2.3 框图模型
2.3.1 框图的构成及绘制
2.3.2 框图的变换规则
2.4 信号流图模型
2.4.1 信号流图的绘制
2.4.2 梅森增益公式
2.4.3 闭环系统的传递函数
2.5 控制系统建模的MATLAB方法
习题
第3章 线性系统的时域分析法
3.1 时域分析的基础
3.1.1 典型输入信号
3.1.2 系统的动态性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.2.1 一阶系统的数学模型
3.2.2 单位阶跃响应
3.2.3 单位脉冲响应
3.2.4 单位斜坡响应
3.3 二阶系统的时域分析
3.3.1 二阶系统的数学模型
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3 欠阻尼二阶系统的动态过程分析
3.4 高阶系统的时域响应
3.4.1 高阶系统的单位阶跃响应
3.4.2 高阶系统的二阶近似
3.5 线性系统的稳定性分析
3.5.1 稳定的概念
3.5.2 系统的稳定性判据
3.6 线性系统的稳态误差计算
3.6.1 计算稳态误差的一般方法
3.6.2 系统类型及静态误差系数法
3.6.3 动态误差系数法
3.6.4 扰动作用下的稳态误差
3.6.5 减小和消除稳态误差的措施
3.7 基于MATLAB的时域分析
习题
第4章 线性系统的根轨迹法
4.1 根轨迹的基本概念
4.2 根轨迹方程
4.3 根轨迹的绘制与动态特性
4.3.1 绘制根轨迹的基本法则
4.3.2 根轨迹与系统的动态特性
4.4 广义根轨迹法
4.4.1 参数根轨迹
4.4.2 零度根轨迹
4.5 基于MATLAB的根轨迹分析
习题
第5章 频域分析法
5.1 频率特性概述
5.1.1 线性系统在正弦信号作用下的稳态输出
5.1.2 线性系统的频率特性
5.1.3 频率特性的几何表示方法
5.1.4 系统频率特性与典型环节频率特性的关系
5.2 Nyquist图的绘制
5.2.1 比例环节
5.2.2 积分环节
5.2.3 惯性环节
5.2.4 振荡环节
5.2.5 微分环节
5.2.6 一阶微分环节
5.2.7 二阶微分环节
5.2.8 延迟环节
5.2.9 系统Nyquist图绘制举例
5.3 Bode图的绘制
5.3.1 比例环节
5.3.2 积分环节
5.3.3 微分环节
5.3.4 惯性环节
5.3.5 一阶微分环节
5.3.6 振荡环节
5.3.7 二阶微分环节
5.3.8 延时环节
5.3.9 系统Bode图的绘制方法
5.3.10 最小相位系统的Bode图
5.4 Nyquist稳定判据及其扩展
5.4.1 稳定判据分析对象函数
5.4.2 辐角定理
5.4.3 Nyquist稳定判据
5.4.4 Nyquist稳定判据扩展
5.5 系统的相对稳定性和稳定裕度
5.5.1 相位裕度
5.5.2 幅值裕度
5.6 频域指标与系统性能的关系
5.6.1 闭环频率特性
5.6.2 频域指标与系统性能的关系
5.7 MATLAB的频域分析应用
习题
第6章 控制系统的校正
6.1 校正问题的提出和一般方法
6.1.1 校正问题的提出
6.1.2 校正的一般方法
6.1.3 基于频域分析法的校正思想
6.2 PID控制器简述
6.2.1 比例控制器
6.2.2 比例微分控制器
6.2.3 积分控制器
6.2.4 比例积分控制器
6.2.5 比例积分微分控制器
6.3 串联超前校正
6.3.1 超前校正元件特性
6.3.2 超前校正元件设计
6.3.3 串联超前校正对系统的影响
6.4 串联滞后校正
6.4.1 滞后校正元件特性
6.4.2 滞后校正元件设计
6.4.3 串联滞后校正对系统的影响
6.5 串联滞后.超前校正
6.6 MATLAB在系统校正中的应用
习题
第7章 线性离散系统分析
7.1 线性离散系统的基本概念
7.2 信号的采样与保持
7.2.1 采样过程
7.2.2 信号保持
7.3 z变换
7.3.1 z变换定义
7.3.2 z变换方法
7.3.3 z逆变换方法
7.3.4 脉冲传递函数
7.3.5 线性离散系统的开环脉冲传递函数
7.3.6 z变换法的局限性
7.4 离散系统的稳定性分析
7.4.1 离散系统稳定的充分必要条件
7.4.2 劳斯稳定判据
7.4.3 线性离散系统的时域分析
7.4.4 线性离散系统的稳态误差
7.5 基于MATLAB的线性离散系统分析
习题
第8章 非线性控制系统分析
8.1 非线性控制系统概述
8.1.1 典型非线性环节
8.1.2 非线性系统特征
8.1.3 非线性系统分析方法
8.2 描述函数法
8.2.1 描述函数定义
8.2.2 典型非线性特性的描述函数
8.2.3 非线性特性描述函数简化
8.2.4 描述函数法应用条件
8.2.5 应用描述函数分析非线性系统
8.3 相平面法
8.3.1 相平面法概念
8.3.2 相轨迹绘制方法
8.3.3 奇点
8.3.4 非线性系统相平面分析
8.4 非线性控制系统MATLAB设计
习题
第9章 线性系统的状态空间分析
9.1 线性系统状态空间描述
9.1.1 系统状态空间描述的基本概念
9.1.2 状态空间表达式的建立
9.1.3 状态空间表达式的线性变换
9.1.4 从状态空间表达式求传递函数阵
9.1.5 状态空间表达式解
9.1.6 线性离散时间系统状态空间表达式建立及其解
9.2 线性系统的能控性和能观性
9.2.1 线性定常连续系统的能控性与能观性
9.2.2 线性定常离散系统的能控性与能观性
9.2.3 线性定常系统能控性与能观性的对偶关系
9.2.4 线性定常系统的能控标准型和能观标准型
9.2.5 线性定常系统的结构分解
9.3 线性定常系统反馈及状态观测器
9.3.1 线性反馈控制系统的基本结构及其特性
9.3.2 极点配置
9.3.3 全维状态观测器
9.4 李雅普诺夫稳定性方法
9.4.1 李雅普诺夫稳定性定义
9.4.2 李雅普诺夫法
9.4.3 李雅普诺夫第二法
9.4.4 线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析
9.5 基于MATLAB的状态空间分析
习题
附录
附录A 常用函数的拉普拉斯变换表和z变换表
附录B 本书常用MATLAB命令及工具
参考文献
内容摘要
自动控制原理是高等学校工科学生的核心课程之一，本书比较系统地阐述了自动控制理论的基本原理、方法和应用，可作为控制系统领域入门课程教材。全书分为9章。靠前~8章较为系统地介绍了经典控制理论，包含控制系统的数学模型的建立与分析，围绕系统的稳定性、动态性能和稳态性能，从时域、频域、根轨迹等不同角度，进行系统分析与设计的方法的介绍。第9章介绍了现代控制理论的状态空间分析法。本书每章后一节，引入对应知识点的MATLAB仿真指令，加强读者对基于使用MATLAB工具进行系统分析、设计与仿真的理解与掌握。
精彩内容
自动控制技术在工业、农业、交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融和社会各个领域中都起着极其重要的作用。自动控制理论是研究自动控制的基本理论和自动控制共同规律的技术科学。自动控制原理主要讲述自动控制的基本理论和分析、设计控制系统的基本方法。自动控制原理已成为许多学科的专业基础课程或是核心课程，对掌握和理解自动控制技术及其应用有着重要的作用。本书是课程组在总结多年教学和科研经验的基础上，结合国内外控制理论发展及应用现状，参考国内外众多经典教材，经反复研讨编写而成。本书是课程组建设省级资源精品共享课、省级精品课程及大规模在线课程（MOOC课）的配套教材。编者在编写本书的过程中，坚持以下原则：1） 理论系统性。在有限的学时数内，保持所阐述的控制基本理论的系统性和完整性。同时，在不影响理论阐述的基础上，精简了传统自动控制原理教材中过于繁复的数学推导和证明。2） 工程实用性。通过工程应用实例引出要阐述的概念、理论和方法，强调控制对象的物理背景和物理概念，突出分析和设计方法的工程实用性。通过增加工程应用背景较强的典型例题和习题，激发读者的兴趣，让读者理解和掌握经典控制理论的精髓。3） 阐述简洁性。在写作风格上，力求做到言简意赅、内容精炼、重点突出，避免大篇幅的叙述性内容，尽量压缩各章节的篇幅，同时注重基本概念的准确性和完整性。4） MATLAB工具的应用。每章最后一节简单介绍对应知识点的MATLAB仿真指令，加强读者对理论和方法的理解与掌握。同时，通过引入系统性的实例介绍了基于MATLAB的系统分析、设计与仿真。本书适用于48～90学时的课内教学。本书由邹见效任主编，李焱骏、李瑞、吴小娟、凡时财参编。秦刚、林晓雯、黄康、宋应、郑海潮、孟令榜、叶倩文参与了本书的资料整理工作。在编写过程中参考了国内外很多优秀教材、著作，在此，编者向参考文献及被引用内容的各位作者表示衷心的感谢！同时感谢责任编辑吉玲女士，同时对在本书编写过程中给予帮助的所有人员表示诚挚的谢意。本书提供配套的电子课件及相关仿真程序。由于作者水平有限，书中错误或欠妥之处在所难免，恳请各位读者批评指正。编者
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