自动控制理论及MATLAB实现

图书标准信息

• 作者 张涛 主编
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2016-07
• 版次 1
• ISBN 9787121293375
• 定价 49.80元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 328页
• 字数 524千字
• 正文语种 简体中文
• 丛书 创新型人才培养“十三五”规划教材

【内容简介】

本书系统地介绍了经典控制理论的基本内容，着重于基本概念、基本理论和基本方法的论述。全书共分8章：自动控制系统的基本概念、控制系统的建模、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频率响应法、控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统。 本书有两个重要特点。一是体现了科学性与实用性。为了科学地、验证理论内容，在每章都加入了Matlab的具体应用实例。为了便于读者深入理解书中所述的重要概念，每章都列举了一定数量的例题和习题，供练习之用。二是适合语码转换式双语教学。在每节中都为重要的技术术语加注了英文词汇，每节末都加入了重点概念和术语的中英文对照表，便于学生为阅读外文专业文献积累词汇量，进而切实地提高双语教学水平。

【作者简介】

　　　　张涛，博士，副教授，主讲自动控制原理、电路原理、计算机控制技术等多门课程，主持和参与多项省部级教学建设项目。科研方面，主要从事先进控制理论及电动汽车方面的研究工作，主持参与了*家级、省部级科研课题6项，出版专著多部，发表论文20余篇，其中Sci检索3篇，Ei检索17篇。

【目录】

第1章自动控制系统的基本概念 1
1．1自动控制系统的定义 1
1．2自动控制系统的分类 4
1．2．1运动与过程控制系统 4
1．2．2开环与闭环控制系统 4
1．2．3定值、随动与程序控制系统 6
1．2．4线性与非线性控制系统 7
1．2．5连续与离散控制系统 8
1．3自动控制系统的性能评价 8
1．4自动控制理论的发展概况 10
小结 13
习题 13
第2章控制系统的建模 15
2．1控制系统微分方程的建立 16
2．1．1简单系统微分方程的建立 16
2．1．2复杂系统微分方程的建立 18
2．2非线性数学模型的线性化 21
2．3传递函数 24
2．3．1传递函数的定义 24
2．3．2传递函数的特点 25
2．3．3传递函数与理想单位脉冲响应的关系 26
2．3．4系统典型环节的传递函数 28
2．4系统框图与传递函数 33
2．4．1框图的组成 33
2．4．2系统框图的建立 33
2．4．3框图的等效变换 35
2．4．4控制系统的传递函数 40
2．5信号流图和梅逊公式的应用 42
2．5．1信号流图的概念 42
2．5．2信号流图的术语和性质 43
2．5．3梅逊增益公式及其应用 45
2．6利用Matlab建立数学模型 48
小结 51
习题 51
第3章控制系统的时域分析法 54
3．1控制系统的时域性能指标 54
3．1．1典型输入信号 54
3．1．2控制系统时域性能指标 57
3．2一阶系统的时域分析 59
3．2．1一阶系统的数学模型 59
3．2．2一阶系统的单位阶跃响应 59
3．2．3一阶系统的单位斜坡响应 61
3．2．4一阶系统的单位抛物线响应 61
3．2．5一阶系统的单位脉冲响应 62
3．3二阶系统的时域分析 62
3．3．1二阶系统的数学模型 62
3．3．2二阶系统的单位阶跃响应 64
3．3．3欠阻尼二阶系统的性能分析 67
3．3．4二阶系统的单位脉冲响应 71
3．3．5二阶工程最佳参数 72
3．4高阶系统的时域分析 73
3．4．1高阶系统的单位阶跃响应 74
3．4．2闭环主导极点 75
3．5线性系统的稳定性分析 75
3．5．1稳定性的基本概念 76
3．5．2线性系统稳定的充分必要条件 77
3．5．3线性系统稳定的必要条件 78
3．5．4劳斯稳定判据 78
3．5．5赫尔维兹稳定判据 81
3．5．6劳斯判据的应用 82
3．6控制系统的稳态误差 84
3．6．1稳态误差的定义 84
3．6．2系统类型与输入作用下的稳态误差 85
3．6．3扰动作用下的稳态误差 88
3．6．4提高系统稳态精度的方法 90
3．7Matlab在时域分析法中的应用 90
3．7．1单位脉冲响应和单位阶跃响应 90
3．7．2单位斜坡响应 92
3．7．3任意函数作用下系统的响应 93
3．7．4Simulink中时域响应举例 95
小结 96
习题 96
第4章控制系统的根轨迹法 99
4．1根轨迹的基本概念 99
4．1．1根轨迹的概念 99
4．1．2根轨迹与系统性能 100
4．1．3根轨迹的幅值条件和相角条件 101
4．1．4根轨迹增益与系统开环增益的关系 102
4．2绘制根轨迹的基本法则 103
4．3广义根轨迹的绘制 114
4．3．1参量根轨迹 114
4．3．2零度根轨迹 117
4．4用根轨迹分析闭环控制系统的性能 120
4．4．1用根轨迹分析系统的稳定性 120
4．4．2用根轨迹分析系统的动态性能 121
4．4．3用根轨迹分析系统的稳态性能 122
4．4．4附加开环零、极点的作用 124
4．5Matlab在根轨迹法中的应用 126
小结 131
习题 131
第5章控制系统的频率响应法 135
5．1频率特性 135
5．1．1频率特性的基本概念 135
5．1．2由传递函数确定系统的频率响应 137
5．2对数坐标图 139
5．2．1典型因子的伯德图 140
5．2．2绘制开环系统伯德图的一般步骤 148
5．2．3最小相位系统与非最小相位系统 149
5．2．4系统的类型与对数幅频特性曲线低频渐近线的对应关系 150
5．3极坐标图 153
5．3．1典型因子的乃氏图 153
5．3．2极坐标图的一般形状 157
5．4乃奎斯特稳定判据 160
5．4．1幅角原理 160
5．4．2乃奎斯特稳定判据 162
5．4．3乃氏判据应用于滞后系统 168
5．5相对稳定性分析 170
5．5．1增益裕量 171
5．5．2相位裕量 171
5．5．3相对稳定性与对数幅频特性中频段斜率的关系 173
5．6频域性能指标与时域性能指标间的关系 175
5．6．1闭环频率特性及其特征量 175
5．6．2二阶系统时域响应与频域响应的关系 177
5．7传递函数的实验确定 181
5．8Matlab在频率响应法中的应用 182
5．8．1用Matlab绘制伯德图 183
5．8．2用Matlab绘制乃奎斯特图 186
小结 190
习题 191
第6章控制系统的校正 195
6．1系统的设计与校正问题 195
6．1．1被控对象 195
6．1．2性能指标 195
6．1．3系统带宽的确定 197
6．1．4系统校正方式 198
6．2线性系统的基本控制规律 199
6．2．1比例控制规律 200
6．2．2比例―微分控制规律 200
6．2．3积分控制规律 200
6．2．4比例―积分控制规律 201
6．2．5比例―积分―微分控制规律 201
6．3串联校正 202
6．3．1超前校正 203
6．3．2滞后校正 208
6．3．3滞后―超前校正 214
6．4反馈校正 220
6．4．1利用反馈校正改变局部结构和参数 221
6．4．2利用反馈校正取代局部结构 222
6．5复合校正 223
6．5．1前馈校正与反馈控制组成的复合控制 223
6．5．2扰动补偿校正与反馈控制组成的复合控制 225
6．6Matlab在串联校正中的应用 226
小结 233
习题 234
第7章非线性控制系统 236
7．1非线性控制系统概述 236
7．1．1研究非线性控制理论的意义 236
7．1．2非线性系统的特征 238
7．1．3非线性系统的分析与设计方法 240
7．2常见非线性及其对系统运动的影响 241
7．2．1非线性特性的等效增益 241
7．2．2常见非线性因素对系统运动的影响 243
7．3非线性元件的描述函数 245
7．3．1描述函数的基本概念 246
7．3．2非线性元件描述函数的举例 247
7．3．3用描述函数法分析非线性控制系统 252
7．4非线性系统的相平面分析 255
7．4．1相平面的基本概念 255
7．4．2线性二阶系统的相轨迹 256
7．4．3绘制相平面图的等倾斜线法 258
7．4．4非线性系统的相平面分析 260
7．5Matlab在相平面分析中的应用 265
小结 269
习题 270
第8章离散控制系统 272
8．1离散控制系统的概念 272
8．2信号的采样与复现 275
8．2．1采样过程 275
8．2．2采样定理 276
8．2．3零阶保持器 278
8．3Z变换与Z反变换 280
8．3．1Z变换 280
8．3．2Z变换的基本性质 283
8．3．3Z反变换 286
8．4脉冲传递函数 288
8．4．1串联环节的脉冲传递函数 289
8．4．2闭环系统的脉冲传递函数 291
8．5差分方程 295
8．5．1差分的定义 295
8．5．2差分方程概述 295
8．5．3用Z变换法求解差分方程 296
8．5．4用迭代法求解差分方程 297
8．6离散控制系统的性能分析 299
8．6．1离散控制系统的稳定性分析 299
8．6．2闭环极点与瞬态响应的关系 302
8．6．3离散系统的稳态误差 305
8．7Matlab在离散控制系统中的应用 307
8．7．1利用Simulink分析和设计离散控制系统 307
8．7．2利用Matlab函数分析和设计离散控制系统 312
8．7．3利用SISO分析工具分析和设计离散控制系统 312
小结 314
习题 314