高等院校精品課程系列教材：自動控制原理

前言

第一篇控制基礎(chǔ)篇

第1章自動控制系統(tǒng)的一般概念

1.1引言

1.2自動控制與自動控制系統(tǒng)

1.2.1人工控制與自動控制

1.2.2控制系統(tǒng)的方框圖表示法

1.2.3開環(huán)控制與閉環(huán)控制

1.2.4自動控制系統(tǒng)的基本組成

1.3自動控制系統(tǒng)的基本類型

1.3.1恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)

1.3.2線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)

1.3.3連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)

1.4對自動控制系統(tǒng)的基本要求

1.5本課程的任務(wù)及本書概貌

1.5.1課程的任務(wù)

1.5.2本書概貌

小結(jié)

習(xí)題

第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2.1引言

2.2系統(tǒng)微分方程的建立

2.2.1線性系統(tǒng)的微分方程

2.2.2非線性微分方程的線性化

2.3線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

2.3.1傳遞函數(shù)

2.3.2傳遞函數(shù)的性質(zhì)

2.3.3傳遞函數(shù)的求法

2.3.4典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

2.4控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖與信號流圖

2.4.1動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的概念

2.4.2動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制

2.4.3動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換

2.4.4信號流圖及梅遜增益公式

2.5閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

2.5.1閉環(huán)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)

2.5.2給定輸入信號作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)

2.5.3干擾信號作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)

2.5.4閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)

2.5.5多輸入—多輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣

2.6MATLAB中數(shù)學(xué)模型的表示

2.6.1數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示及其轉(zhuǎn)換

2.6.2應(yīng)用MATLAB指令簡化動態(tài)結(jié)構(gòu)圖

小結(jié)

習(xí)題

第二篇系統(tǒng)分析篇

第3章控制系統(tǒng)的時域分析

3.1引言

3.1.1典型輸入信號

3.1.2控制系統(tǒng)時域響應(yīng)的性能指標(biāo)

3.2線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性及穩(wěn)定判據(jù)

3.2.1穩(wěn)定的基本概念

3.2.2線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件

3.2.3勞斯穩(wěn)定判據(jù)

3.2.4系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定性的影響

3.2.5系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性和穩(wěn)定裕量

3.2.6結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定系統(tǒng)及其改善

3.3控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差

3.3.1誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的定義

3.3.2給定輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差

3.3.3干擾作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系

3.3.4改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的途徑

3.4控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析

3.4.1一階系統(tǒng)的時域分析

3.4.2二階系統(tǒng)的時域分析

3.4.3高階系統(tǒng)分析

3.5線性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律——PID控制

3.6用MATLAB對系統(tǒng)進(jìn)行時域分析

小結(jié)

習(xí)題

第4章控制系統(tǒng)的根軌跡分析法

4.1引言

4.1.1根軌跡

4.1.2根軌跡與系統(tǒng)性能

4.2根軌跡法的基本概念

4.2.1根軌跡方程

4.2.2系統(tǒng)閉環(huán)零點、極點和開環(huán)零點、極點的關(guān)系

4.2.3相角條件和幅值條件

4.3根軌跡的繪制

4.3.1繪制根軌跡圖的基本法則

4.3.2繪制根軌跡圖舉例

4.4廣義根軌跡的繪制

4.4.1參數(shù)根軌跡圖的繪制

4.4.2零度根軌跡圖的繪制

4.5利用根軌跡圖分析控制系統(tǒng)性能

4.5.1閉環(huán)系統(tǒng)極點、零點的位置與系統(tǒng)性能的關(guān)系

4.5.2由根軌跡圖確定條件穩(wěn)定系統(tǒng)的參數(shù)取值范圍

4.6用MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)的根軌跡分析

4.6.1用MATLAB繪制根軌跡圖

4.6.2用MATLAB對系統(tǒng)根軌跡進(jìn)行分析舉例

小結(jié)

習(xí)題

第5章控制系統(tǒng)的頻域分析

5.1引言

5.1.1頻率特性的基本概念

5.1.2用圖形表示頻率特性

5.2對數(shù)頻率特性

5.2.1對數(shù)頻率特性圖

5.2.2典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性

5.2.3控制系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性圖的繪制

5.2.4最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)

5.2.5由頻率特性確定相應(yīng)的傳遞函數(shù)

5.3頻率特性極坐標(biāo)圖

5.3.1極坐標(biāo)圖（幅相頻率特性曲線）

5.3.2典型環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖

5.3.3控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖

5.4奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)

5.4.1奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

5.4.2奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)

5.4.3對數(shù)頻率特性上的奈奎斯特判據(jù)

5.4.4用奈奎斯特判據(jù)判斷延遲系統(tǒng)穩(wěn)定性

5.5控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性

5.5.1相角裕量與幅值裕量

5.5.2控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性分析

5.6控制系統(tǒng)的頻域分析

5.6.1典型二階系統(tǒng)的頻域分析

5.6.2高階系統(tǒng)的頻域分析

5.7用MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)的頻域分析

小結(jié)

習(xí)題

第三篇系統(tǒng)設(shè)計篇

第6章控制系統(tǒng)的校正

6.1引言

6.1.1系統(tǒng)校正的概念

6.1.2系統(tǒng)校正基礎(chǔ)

6.2常用校正裝置及其特性

6.2.1超前校正裝置及其特性

6.2.2滯后校正裝置及其特性

6.2.3滯后—超前校正裝置及其特性

6.3頻域法串聯(lián)校正

6.3.1串聯(lián)超前校正

6.3.2串聯(lián)滯后校正

6.3.3串聯(lián)滯后—超前校正

6.3.4按期望特性對系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)校正

6.4根軌跡法串聯(lián)校正

6.4.1串聯(lián)超前校正

6.4.2串聯(lián)滯后校正

6.4.3串聯(lián)滯后.，前校正

6.5工程控制方法—PID控制

6.6反饋校正

6.6.1利用反饋校正改變局部結(jié)構(gòu)和參數(shù)

6.6.2利用反饋校正取代局部結(jié)構(gòu)

6.7復(fù)合校正

6.7.1按干擾補償?shù)膹?fù)合校正

6.7.2按輸入補償?shù)膹?fù)合校正

小結(jié)

習(xí)題

第四篇應(yīng)用篇

第7章控制系統(tǒng)示例

7.1引言

7.2一種電動比例蝶閥控制系統(tǒng)

7.3智能車速度控制系統(tǒng)

7.4鍋爐給水控制系統(tǒng)

7.5汽車制動器性能測試的試驗臺控制系統(tǒng)

附錄常用函數(shù)的拉普拉斯變換簡表及拉普拉斯變換的幾個重要定理

參考文獻(xiàn)

本書是在編者廣泛參考國內(nèi)外優(yōu)秀教材內(nèi)容及體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合編者的教學(xué)經(jīng)驗及研究體會編寫而成。

力求內(nèi)容系統(tǒng)全面、概念清晰完整；重點概念闡明原始問題來源，用實例指明其實質(zhì)，歸納出相關(guān)研究結(jié)論，意在培養(yǎng)學(xué)生研究思維。

為使讀者便于了解相關(guān)理論的應(yīng)用鄰域，便于對理論及方法的理解和掌握，書中配有豐富的應(yīng)用例題和習(xí)題。

《高等院校精品課程系列教材:自動控制原理(上冊)》由機械工業(yè)出版社出版。

《自動化專業(yè)本科系列教材·自動控制原理》是由重慶大學(xué)出版社出版的。

梁工謙主編的《質(zhì)量管理學(xué)(第2版高等院校精品課程教材)》立足于現(xiàn)代質(zhì)量管理理論和最新發(fā)展，參考國內(nèi)外質(zhì)量管理方面的成功經(jīng)驗和方法，系統(tǒng)介紹了質(zhì)量管理的基本概念、體系、過程方法等。以質(zhì)量管理的發(fā)展階段和產(chǎn)品質(zhì)量控制為主線，介紹了統(tǒng)計過程控制的基本理念和原理、討論了設(shè)計質(zhì)量管理、抽樣檢驗、ISO9000族標(biāo)準(zhǔn)和可靠性工程的相關(guān)內(nèi)容。本書在編寫過程中，參考了大量國內(nèi)外學(xué)者的著作和文章，總結(jié)提煉了近年來影響比較大的質(zhì)量領(lǐng)域的案例，并吸收了其他教材中比較典型的案例作為參考。

《自動化專業(yè)系列教材：自動控制原理》

• 版次：2

• 商品編碼：10219860

• 品牌：墨點

• 包裝：平裝

• 開本：16開

• 用紙：膠版紙

• 頁數(shù)：438

• 正文語種：中文

內(nèi)容簡介

本書的內(nèi)容包括經(jīng)典控制理論的線性定常系統(tǒng)理論（時域分析法、根軌跡法、頻率響應(yīng)法等），非線性系統(tǒng)理論和線性離散（時間）控制系統(tǒng)理論等。

本書在保持課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性的基礎(chǔ)上，重點突出，篇幅精簡。各章均有較豐富的例題和習(xí)題，便于讀者自學(xué)。

本書可作為高等學(xué)校工科自動化專業(yè)及相近專業(yè)的教材，也可供有關(guān)專業(yè)師生及從事自動化方面工作的工程技術(shù)人員參考。

目錄

第一章 緒論

第一節(jié) 引言

第二節(jié) 自動控制的基本概念

第三節(jié) 自動控制系統(tǒng)的組成

第四節(jié) 自動控制系統(tǒng)的分類

第五節(jié) 自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用實例

第六節(jié) 對自動控制系統(tǒng)的基本要求及本課程的研究內(nèi)容

本章小結(jié)

習(xí)題

第二章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

第一節(jié) 控制系統(tǒng)微分方程的編寫

第二節(jié) 傳遞函數(shù)

第三節(jié) 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖及其等效變換

第四節(jié) 自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

第五節(jié) 信號流圖

第六節(jié) 脈沖響應(yīng)函數(shù)

本章小結(jié)

習(xí)題

第三章 自動控制系統(tǒng)的時域分析

第一節(jié) 穩(wěn)定性和代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)

第二節(jié) 典型輸入信號和階躍響應(yīng)性能指標(biāo)

第三節(jié) 一階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)

第四節(jié) 二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)

第五節(jié) 高階系統(tǒng)的動態(tài)性能

第六節(jié) 穩(wěn)態(tài)誤差分析

第七節(jié) 基本控制規(guī)律的分析

第八節(jié) 利用MATLAB進(jìn)行時域分析

本章小結(jié)

習(xí)題

第四章 根軌跡分析法

第一節(jié) 根軌跡的基本概念

第二節(jié) 繪制根軌跡的基本法則

第三節(jié) 控制系統(tǒng)根軌跡的繪制

第四節(jié) 求取閉環(huán)系統(tǒng)零、極點的方法

第五節(jié) 增加開環(huán)零、極點對根軌跡的影響

第六節(jié) 控制系統(tǒng)的根軌跡法分析舉例

第七節(jié) 利用MATLAB繪制根軌跡圖

本章小結(jié)

習(xí)題

第五章 頻率特性分析法

第一節(jié) 頻率特性的基本概念

第二節(jié) 頻率特性的幾種圖示方法

第三節(jié) 典型環(huán)節(jié)的頻率特性

第四節(jié) 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性

第五節(jié) 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)

第六節(jié) 穩(wěn)定裕度

第七節(jié) 利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能

第八節(jié) 利用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能

第九節(jié) 利用MATLAB繪制頻率特性曲線圖

本章小結(jié)

習(xí)題

第六章 自動控制系統(tǒng)的校正

第一節(jié) 控制系統(tǒng)校正的基本概念

第二節(jié) 常用校正裝置及其特性

第三節(jié) 自動控制系統(tǒng)的頻率法校正

第四節(jié) 串聯(lián)校正裝置的根軌跡法設(shè)計

第五節(jié) 串聯(lián)校正裝置的期望對數(shù)頻率特性設(shè)計法

第六節(jié) 并聯(lián)校正裝置的設(shè)計

本章小結(jié)

習(xí)題

第七章 非線性控制系統(tǒng)的分析方法

第一節(jié) 非線性控制系統(tǒng)概述

第二節(jié) 相平面分析法

本章小結(jié)

習(xí)題

第八章 線性離散(時間)控制系統(tǒng)分析

第一節(jié) 線性離散(時間)控制系統(tǒng)的基本概念

第二節(jié) 采樣過程和采樣定理

第三節(jié) Z變換

第四節(jié) 離散(時間)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

第五節(jié) 離散(時間)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

第六節(jié) 離散(時間)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析

第七節(jié) 離散(時間)控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析

第八節(jié) 離散(時間)控制系統(tǒng)的校正

本章小結(jié)

習(xí)題

附錄

附錄Ⅰ 常用函數(shù)拉氏變換表

附錄Ⅱ 拉氏變換的一些定理

附錄Ⅲ Z變換表

參考文獻(xiàn) 2100433B