自动控制原理（第四版）
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作者吴怀宇 著
出版社华中科技大学出版社
ISBN9787568095969
出版时间2024-12
装帧平装
开本16开
定价58元
货号1203461472
上书时间2024-12-06
商品详情
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作者简介
教授博士生导师，现任武汉科技大学教务处处长、校长助理。博士毕业于清华大学仪器科学与技术专业。曾在香港城市大学从事1年的特区政府合作项目研究，任副研究员; 教育部电子信息与电气学科教学指导委员会委员;教育部本科教学工作水平评估专家组成员;教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心负责人;教育部国家精品课程评审人;国家自然科学基金评审人;中国自动化学会专家咨询工作委员会委员; 美国电气与电子工程师学会会员(IEEE);英国电气工程师学会会员(IEE);日本电子情报通信学会会员EICE);中国注册自动化系统工程师(ASE);中国仪器仪表学会高级会员;中国机械工程学会高级会员;中国微米纳米技术学会理事;省级精品课程、省部级科技项目评审人;兼任IEEE Transactions、Advances in Engineering Software和American Control Conference等学术期刊和国际会议的论文评阅人。
目录
1绪论(1)1.1控制理论的形成与发展(1)1.1.1自动控制理论阶段(3)1.1.2现代控制理论阶段(7)1.1.3智能控制理论阶段(8)1.2自动控制系统的基本概念(10)1.2.1手动控制与自动控制系统(11)1.2.2自动控制系统的基本环节(13)1.2.3自动控制系统的基本变量(14)1.2.4开环控制系统(14)1.2.5闭环控制系统(15)1.2.6复合控制系统(16)1.3自动控制系统性能的基本要求(17)1.3.1稳定性(17)1.3.2动态特性(19)1.3.3静态特性(21)1.4自动控制系统的分类(22)1.4.1线性系统与非线性系统(22)1.4.2连续系统与离散系统(23)1.4.3恒值系统与随动系统(23)1.4.4单变量系统与多变量系统(24)1.4.5确定性系统与不确定性系统(24)1.4.6集中参数系统与分布参数系统(24)1.5教学内容、课程目标与要求(24)1.5.1教学内容(24)1.5.2课程目标(25)1.5.3教学要求(26)本章小结(27)本章思维导图(27)本章习题(28)2线性控制系统的数学建模(29)2.1微分方程(29)2.1.1微分方程建模的一般步骤(29)2.1.2典型线性系统的微分方程(30)2.2传递函数(34)2.2.1传递函数的定义(34)2.2.2传递函数的基本性质(35)2.2.3典型环节的传递函数(35)2.3方框图(38)2.3.1方框图的定义(39)2.3.2方框图的等效变换(40)2.4信号流图(45)2.4.1信号流图的定义及相关术语(45)2.4.2信号流图的基本性质(46)2.4.3信号流图的绘制(46)2.4.4信号流图的梅森公式(47)2.5控制系统的典型传递函数(48)2.5.1系统的开环传递函数(49)2.5.2系统的闭环传递函数(49)2.5.3系统的误差传递函数(50)本章小结(50)本章思维导图(52)本章习题(52)自动控制原理(第四版)目录3控制系统的时域分析(56)3.1典型输入信号(56)3.2线性定常系统的时域响应与性能指标(58)3.2.1线性定常系统的时域响应(58)3.2.2控制系统时域响应的性能指标 (58)3.3一阶系统的时域响应(59)3.3.1一阶系统的单位阶跃响应(59)3.3.2一阶系统的单位脉冲响应(60)3.3.3线性定常系统的重要特性(61)3.4二阶系统的时域响应(61)3.4.1二阶系统的数学模型(61)3.4.2二阶系统的单位阶跃响应(62)3.4.3二阶系统的时域响应的性能指标(65)3.4.4二阶系统的单位脉冲响应(70)3.5高阶系统的时域响应(71)3.5.1高阶系统单位阶跃响应(71)3.5.2闭环主导极点(72)3.6线性定常系统的稳定性(73)3.6.1控制系统稳定性的概念与条件(73)3.6.2线性定常系统稳定的充分必要条件(74)3.6.3劳斯稳定判据(74)3.6.4赫尔维茨稳定判据 (77)3.6.5稳定判据的应用(78)3.6.6相对稳定性和稳定裕度(80)3.7线性定常系统的稳态误差(81)3.7.1误差及稳态误差的基本概念(81)3.7.2系统稳态误差的计算(82)3.7.3动态误差系数(87)3.7.4改善系统稳态精度的途径(88)本章小结(91)本章思维导图(92)本章习题(93)4控制系统的根轨迹分析(96)4.1根轨迹的基本概念(96)4.2根轨迹方程(97)4.3常规根轨迹绘制规则(99)4.4广义根轨迹及其绘制(108)4.4.1参数根轨迹(108)4.4.2零度根轨迹(109)4.5利用根轨迹法实现系统性能分析(112)4.5.1基于根轨迹的系统稳定性分析(112)4.5.2基于根轨迹的系统稳态性能分析(113)4.5.3基于根轨迹的系统动态性能分析(113)4.5.4增加开环零、极点对根轨迹的影响(115)本章小结(115)本章思维导图(116)本章习题(117)5控制系统的频域分析(119)5.1频率特性的基本概念(119)5.1.1频率特性的定义(119)5.1.2频率特性的表示方法(121)5.2典型环节与系统的开环频率特性(124)5.2.1典型环节的频率特性(124)5.2.2系统开环频率特性(135)5.2.3*小相位系统和非*小相位系统(144)5.2.4由伯德图确定传递函数(145)5.3奈奎斯特稳定判据(146)5.3.1幅角原理(147)5.3.2奈氏判据(148)5.3.3奈氏判据在伯德图中的应用 (153)5.4控制系统的相对稳定性(154)5.4.1相位裕量(155)5.4.2增益裕量(156)5.5开环对数频率特性与相对稳定性的关系(157)5.5.1伯德原理(157)5.5.2三段频特点(158)5.6控制系统的闭环频率特性(162)5.6.1用向量法绘制闭环频率特性(162)5.6.2尼柯尔斯图(163)5.6.3非单位反馈系统的闭环频率特性(165)5.7频域性能指标与时域性能指标的关系(166)5.7.1闭环频域指标(166)5.7.2开环频域指标和时域性能指标的关系(167)5.7.3闭环频域指标与时域性能指标的关系(169)本章小结(171)本章思维导图(172)本章习题(172)6控制系统的校正与设计(175)6.1控制系统校正的概念(175)6.1.1校正方案及校正装置(175)6.1.2校正装置的应用(176)6.2常用校正装置及其特性(176)6.2.1超前校正装置(176)6.2.2滞后校正装置(178)6.2.3滞后超前校正装置(179)6.2.4PID校正装置(179)6.3基于频率法的串联校正(182)6.3.1超前校正设计(183)6.3.2滞后校正设计(184)6.3.3滞后超前校正设计(186)6.3.4按系统期望频率特性进行校正(189)6.3.5PID校正(191)6.4反馈校正及其参数确定(194)本章小结(197)本章思维导图(198)本章习题(198)7线性离散控制系统分析(201)7.1离散系统的基本概念(201)7.1.1离散控制系统(201)7.1.2离散控制系统的特点(204)7.1.3离散控制系统的研究方法(204)7.2信号的采样与保持(204)7.2.1采样过程及其数学描述(204)7.2.2采样定理(206)7.2.3信号的复现与零阶保持器(207)7.2.4采样周期的选择(209)7.3z变换理论(210)7.3.1z变换的定义(210)7.3.2z变换方法(211)7.3.3z变换基本定理(214)7.3.4z反变换(216)7.4离散控制系统的数学模型(218)7.4.1差分方程(218)7.4.2脉冲传递函数(220)7.4.3差分方程和脉冲传递函数的关系(229)7.5线性离散控制系统的分析(230)7.5.1离散控制系统的稳定性分析(230)7.5.2离散控制系统的稳态性能分析(234)7.5.3离散控制系统的动态性能分析(237)本章小结(240)本章思维导图(241)本章习题(241)8非线性控制系统(245)8.1非线性系统概述(245)8.1.1典型非线性特性(245)8.1.2非线性系统的基本特征(247)8.1.3非线性系统的分析方法及应用(248)8.2描述函数法(249)8.2.1描述函数法的基本概念(249)8.2.2典型非线性特性的描述函数(251)8.2.3用描述函数法分析非线性系统的稳定性(255)8.3相平面法(259)8.3.1相平面的基本概念(259)8.3.2相轨迹的绘制(260)8.3.3相平面分析(262)本章小结(271)本章思维导图(271)本章习题(272)9直流电动机控制系统分析与综合(274)9.1直流电机简介(274)9.2直流电动机模型及特性分析(275)9.2.1直流电动机模型(275)9.2.2直流电动机模型特性分析(276)9.3直流电动机闭环控制系统的时域分析(278)9.3.1基于调速模型讨论闭环控制与开环控制的优劣(278)9.3.2基于位置模型讨论PID闭环控制(281)9.4直流电动机闭环控制系统的频域分析(295)9.5直流电动机位置控制系统的频域综合(297)9.5.1 超前滞后控制器的设计与仿真(297)9.5.2超前滞后控制器的设计与仿真(302)9.5.3PID控制器的设计与仿真(305)9.6直流电动机离散控制系统分析(308)9.7直流电动机非线性反馈控制系统综合(310)9.7.1非线性速度反馈校正改善动态品质(310)9.7.2前向通道加入非线性环节改善动态品质(312)9.7.3用非线性切换方式改善滞后(PI)校正(313)本章小结(315)附录A“自动控制原理”OBE课程教学大纲(316)附录B自动化专业毕业要求(326)附录CMatlab/Simulink在控制系统分析与综合中的应用实例(327)附录D自动化领域重要学术期刊、会议及文献检索工具(350)参考文献(352)
内容摘要
本书是根据教育部高等院校自动化类专业“自动控制原理”课程教学大纲和高等工程教育认证标准的要求编写的。全书从高等工程教育对人才培养的新要求出发，讨论了经典控制理论的基本概念、基本原理和基本方法，尝试将“新工科”和高等工程教育认证的内涵特征融入控制系统建模、分析与综合，致力于培养学生的创新意识、实践动手能力和解决复杂工程问题的能力。全书共九章和两个附录。九章内容包括：绪论，线性控制系统的数学模型，控制系统的时域分析，根轨迹法，控制系统的频域分法，控制系统的校正与设计，非线性控制系统，离散控制系统和直流电动机控制系统分析与综合。两个附录包括： Matlab/Simulink在控制系统分析与综合中的应用实例，自动化领域重要学术期刊、会议及文献检索工具。本书可作为自动化类、电气工程类、电子信息类、仪器仪表类等相关专业的本科生教材，也可供从事控制理论与控制工程研究、设计和应用的科技工作者参考使用。
主编推荐
《自动控制原理》（第四版）与同类教材相比，具有突出的特色和改革创新点。1.将课程思政元素融进了《自动控制原理》（第四版）教材之中。2.将“新工科”和高等工程教育认证的内涵特征融入控制系统建模、分析与综合。3.突出、强化提高读者分析和解决复杂工程问题的综合能力及终身学习能力。4. 围绕“自动控制原理”课程，建立和形成了立体化教学资源。
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