自动控制原理第3版

图书标准信息

• 作者 姜素霞、冯巧玲 著
• 出版社 北京航空航天大学出版社
• 出版时间 2018-08
• 版次 3
• ISBN 9787512427075
• 定价 58.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 321页

【内容简介】

本书系统全面地介绍了经典控制理论和现代控制理论中线性系统的状态空间分析方法。全书共分9章:第1章~第6章为线性连续系统,讲述建立系统数学模型、分析系统性能的方法以及系统校正与设计等内容;第7章为线性离散系统的分析与校正;第8章为非线性控制系统;第9章为线性系统的状态空间分析。本书增加了利用 MATLAB进行辅助分析与设计部分,通过实例介绍了 MATLAB仿真软件在各个章节的基本应用。

 

本书既可作为各高等院校自动化、电气、轨道交通、电子信息、机电、计算机等本科专业的教材,也可作为从事自动控制技术工作的工程人员的参考用书。

 

【目录】

章 自动控制概论1.1 引言1.1.1 自动控制的基本概念1.1.2 自动控制理论的发展历程1.1.3 自动控制系统的应用实例1.2 自动控制系统的组成和原理方框图1.2.1 自动控制系统的组成1.2.2 自动控制系统的原理方框图1.3 自动控制系统的分类1.3.1 按系统的控制方式分类1.3.2 按系统的输入一输出特性分类1.3.3 按输入信号的变化规律分类1.4 控制系统的基本性能要求1.4.1 稳定性1.4.2 动态性能1.4.3 稳态性能本章小结思考与练习第2章 自动控制系统的数学模型2.1 引言2.2 控制系统的时域数学模型2.2.1 线性元部件、线性系统微分方程的建立2.2.2 线性系统微分方程的一般形式2.2.3 非线性系统微分方程的线性化2.3 控制系统的复数域数学模型2.3.1 传递函数2.3.2 典型环节的传递函数2.4 控制系统结构图2.4.1 结构图的基本组成及连接形式2.4.2 结构图等效变换2.5 控制系统信号流图2.5.1 信号流图2.5.2 信号流图的绘制2.5.3 梅森增益公式及应用2.6 闭环系统的传递函数2.6.1 闭环系统的开环传递函数2.6.2 闭环系统的闭环传递函数2.6.3 闭环系统的误差传递函数2.7 MATLAB在控制系统数学模型中的应用2.7.1 利用MATLAB表示线性系统的传递函数2.7.2 利用MATLAB求解线性微分方程2.7.3 利用MATLAB简化系统结构图及求解传递函数本章小结思考与练习第3章 控制系统的时域分析3.1 控制系统的时域性能指标3.1.1 典型输入信号3.1.2 控制系统的时域性能指标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 一阶系统的单位阶跃响应3.2.3 一阶系统的单位脉冲响应3.2.4 一阶系统的单位斜坡响应3.2.5 一阶系统的单位加速度响应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3.3.4 过阻尼二阶系统的动态性能指标3.3.5 二阶系统的单位脉冲响应3.3.6 二阶系统的单位斜坡响应3.3.7 改善二阶系统运动性能的措施3.4 高阶系统的时域分析3.4.1 高阶系统的阶跃响应3.4.2 闭环主导极点3.5 控制系统的稳定性3.5.1 稳定的基本概念3.5.2 线性系统稳定的充分必要条件3.5.3 线性系统稳定的代数判据3.6 控制系统的稳态误差3.6.1 误差的定义3.6.2 参考输入作用下的稳态误差（essr）3.6.3 扰动输人作用下的稳态误差（essn）3.6.4 改善控制系统稳态性能的措施3.7 MATLAB在控制系统的时域分析中的应用3.7.1 一阶系统仿真模型的建立及时域响应分析3.7.2 二阶系统仿真模型的建立及动态性能指标求取3.7.3 利用MATLAB求取控制系统的稳态性能指标3.7.4 利用MATLAB判断系统的稳定性本章小结思考与练习第4章 控制系统的复数域分析4.1 根轨迹的基本概念4.1.1 根轨迹概念4.1.2 根轨迹方程4.2 绘制根轨迹的基本法则4.2.1 绘制根轨迹的基本法则4.2.2 闭环极点的确定4.3 广义根轨迹4.3.1 参数根轨迹4.3.2 零度根轨迹4.4 利用根轨迹分析系统性能4.4.1 主导极点、偶极子及时间响应4.4.2 附加开环零点对系统性能的影响4.5 MATLAB在绘制根轨迹中的应用4.5.1 绘制常规根轨迹和零度根轨迹4.5.2 利用根轨迹分析系统性能4.5.3 利用根轨迹求解系统的闭环极点本章小结思考与练习第5章 控制系统的频域分析5.1 频率特性的基本概念5.1.1 频率特性的定义5.1.2 频率特性的几何表示5.2 典型环节的频率特性分析5.2.1 比例环节5.2.2 积分环节5.2.3 微分环节5.2.4 惯性环节5.2.5 一阶微分环节5.2.6 振荡环节5.2.7 二阶微分环节5.2.8 环节5.3 控制系统开环频率特性曲线的绘制5.3.1 开环幅相特性曲线的绘制5.3.2 开环对数频率特性曲线的绘制5.3.3 相位系统和非相位系统5.4 频域稳定判据5.4.1 奈奎斯特稳定判据5.4.2 奈奎斯特稳定判据的应用5.4.3 对数频率稳定判据5.5 稳定裕度5.5.1 幅值裕度和相位裕度5.5.2 稳定裕度的计算及应用举例5.6 控制系统的闭环频率特性5.6.1 开环频率特性与闭环频率特性的关系5.6.2 尼科尔斯图线5.6.3 频域性能指标和时域性能指标的关系5.7 MATLAB在控制系统频域分析中的应用5.7.1 利用MATLAB绘制频率特性曲线图5.7.2 利用MATLAB结合频率特性分析系统性能本章小结思考与练习第6章 线性系统的校正方法6.1 控制系统校正6.1.1 校正的概念与校正方案6.1.2 校正的设计步骤6.1.3 校正方法6.2 频率法串联校正6.2.1 串联超前校正6.2.2 串联滞后校正6.2.3 串联滞后一超前校正6.2.4 校正装置的实现6.2.5 串联综合法校正6.2.6 串联工程设计方法6.3 频率法反馈校正6.3.1 反馈校正的原理与功能6.3.2 综合法反馈校正6.4 控制系统的复合校正6.4.1 按扰动补偿的复合校正6.4.2 按输入补偿的复合校正6.5 PID控制器特性分析及应用6.5.1 比例控制6.5.2 比例一微分控制6.5.3 积分控制6.5.4 比例-积分控制6.5.5 比例-积分-微分控制6.5.6 试凑法确定PID参数6.6 MATLAB在线性系统校正中的应用6.6.1 利用MATLAB设计超前校正环节6.6.2 利用MATLAB设计滞后校正环节6.6.3 利用MATLAB设计滞后一超前校正环节本章小结思考与练习第7章 线性离散系统7.1 离散系统的基本概念7.2 采样过程及采样定理7.2.1 采样过程及数学描述7.2.2 采样定理7.2.3 采样周期的选择7.3 信号恢复与信号保持7.4 采样系统的数学模型7.4.1 Z变换理论7.4.2 差分方程7.4.3 线性离散系统的脉冲传递函数7.5 线性离散系统的稳定性与稳态误差7.5.1 离散系统的稳定条件7.5.2 离散系统的稳定性判据7.5.3 线性离散系统的稳态误差7.6 动态响应与闭环零极点分布的关系7.7 线性离散系统的校正7.7.1 数字控制器的模拟化设计7.7.2 数字PID算式7.8 MATLAB在线性离散系统中的应用7.8.1 利用Simulink求解离散系统单位阶跃响应7.8.2 利用控制系统工具箱求解离散系统单位阶跃响应7.8.3 利用S求解离散系统稳定性本章小结思考与练习第8章 非线性控制系统8.1 非线性系统概述8.1.1 非线性典型特性8.1.2 非线性现象的普遍性8.1.3 非线性控制系统的特点8.1.4 非线性控制系统的研究方法8.2 描述函数法8.2.1 描述函数法的概念8.2.2 典型非线性特性的描述函数8.2.3 非线性系统的稳定性8.3 相平面法8.3.1 相平面法的概念8.3.2 相轨迹的性质8.3.3 相平面图的绘制方法8.3.4 由相平面图确定响应时间8.3.5 二阶线性系统的相平面分析8.3.6 非线性系统的相平面分析8.4 MATLAB在非线性控制系统中的应用8.4.1 利用MATLAB绘制非线性系统的相轨迹8.4.2 基于Simulink的非线性系统建模及仿真实例本章小结思考与练习第9章 线性系统的状态空间分析9.1 状态空间表达式9.1.1 基本概念9.1.2 状态空间表达式的建立9.1.3 状态向量的线性变换9.1.4 传递函数矩阵9.2 状态空间表达式的解9.2.1 线性定常连续系统齐次状态方程的解9.2.2 线性定常连续系统非齐次状态方程的解9.2.3 线性定常离散系统状态方程的解9.3 线性系统的能控性与能观性9.3.1 能控性与能观性问题的提出9.3.2 线性系统的能控性及判别准则9.3.3 线性系统能观性定义及判据9.3.4 对偶原理9.3.5 能控标准型和能观标准型9.4 李雅普诺夫稳定性分析9.4.1 李雅普诺夫稳定性的定义9.4.2 李雅普诺夫第一法（间接法）9.4.3 李雅普诺夫第二法（直接法）9.5 状态反馈与系统镇定9.5.1 状态反馈及其设计9.5.2 输出到输入的反馈9.5.3 输出到状态向量导数的反馈9.5.4 系统镇定问题9.6 状态观测器与闭环控制系统9.6.1 全维状态观测器9.6.2 降维状态观测器9.7 MATLAB在状态空间分析中的应用9.7.1 利用MATLAB建立状态空间模型9.7.2 利用MATLAB判断系统的可控性、可观性和稳定性9.7.3 利用MATLAB配置极点和设计观测器本章小结思考与练习附录1 部分思考与练习参考答案附录2 拉普拉斯变换附录3 常用函数的拉氏变换和Z变换表参考文献
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序言