《自動(dòng)控制原理》2013版圖書(shū)

第1章 自動(dòng)控制的一般概念1

1.1 引言1

1.2 自動(dòng)控制簡(jiǎn)史1

1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念2

1.3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)2

1.3.2 控制方式的分類(lèi)5

1.3.3 開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較6

1.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)及組成7

1.4.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)7

1.4.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成7

1.5 對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求8

1.5.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求8

1.5.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的典型外作用9

本章小結(jié)9

第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型10

2.1 引言10

2.2 控制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型11

2.2.1 控制系統(tǒng)的微分方程11

2.2.2 控制系統(tǒng)的線(xiàn)性近似13

2.3 拉普拉斯變換16

2.3.1 拉普拉斯變換的定義16

2.3.2 拉普拉斯變換的常用定理17

2.3.3 拉普拉斯反變換20

2.3.4 微分方程的求解22

2.4 控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型23

2.4.1 傳遞函數(shù)23

2.4.2 傳遞函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)對(duì)輸出的影響25

2.4.3 典型元部件的傳遞函數(shù)26

2.5 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流圖27

2.5.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖27

2.5.2 控制系統(tǒng)的信號(hào)流圖32

2.5.3 閉環(huán)系統(tǒng)的常用傳遞函數(shù)36

2.6 控制系統(tǒng)建模的應(yīng)用研究37

2.6.1 數(shù)學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)測(cè)定37

2.6.2 利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)建模38

2.7 控制系統(tǒng)建模的設(shè)計(jì)實(shí)例40

本章小結(jié)42

本章習(xí)題輔導(dǎo)43

第3章 線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)域分析法54

3.1 引言54

3.2 線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)54

3.2.1 典型輸入信號(hào)54

3.2.2 動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能56

3.3 線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析58

3.3.1 穩(wěn)定性的基本概念58

3.3.2 線(xiàn)性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件59

3.3.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)61

3.3.4 勞斯穩(wěn)定判據(jù)的特殊情況62

3.3.5 勞斯穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用64

3.4 線(xiàn)性系統(tǒng)的快速性分析67

3.4.1 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析67

3.4.2 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析71

3.4.3 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析79

3.5 線(xiàn)性系統(tǒng)的準(zhǔn)確性分析82

3.5.1 線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算82

3.5.2 減小和消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法88

3.6 線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)域法校正91

3.6.1 比例—微分環(huán)節(jié)(PD)校正91

3.6.2 比例—積分環(huán)節(jié)(PI)校正93

3.6.3 比例—積分—微分環(huán)節(jié)(PID)校正94

3.7 線(xiàn)性系統(tǒng)時(shí)域法的應(yīng)用94

3.7.1 利用MATLAB研究時(shí)域法94

3.7.2 時(shí)域分析法的設(shè)計(jì)實(shí)例96

本章小結(jié)98

本章習(xí)題輔導(dǎo)98

第4章 線(xiàn)性系統(tǒng)的根軌跡法111

4.1 引言111

4.2 根軌跡法的基本概念111

4.2.1 閉環(huán)零、極點(diǎn)與開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)的關(guān)系112

4.2.2 根軌跡方程114

4.3 根軌跡繪制的基本法則115

4.3.1 繪制根軌跡的基本法則115

4.3.2 閉環(huán)極點(diǎn)的確定122

4.4 廣義根軌跡124

4.4.1 參數(shù)根軌跡124

4.4.2 零度根軌跡125

4.5 線(xiàn)性系統(tǒng)的控制性能分析127

4.5.1 閉環(huán)零、極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的定性分析128

4.5.2 主導(dǎo)極點(diǎn)與偶極子的概念128

4.5.3 用主導(dǎo)極點(diǎn)估算系統(tǒng)的性能130

4.6 線(xiàn)性系統(tǒng)的根軌跡法校正132

4.6.1 超前校正132

4.6.2 滯后校正136

4.6.3 超前—滯后校正137

4.7 線(xiàn)性系統(tǒng)根軌跡法的應(yīng)用139

4.7.1 利用MATLAB研究根軌跡法139

4.7.2 根軌跡法的設(shè)計(jì)實(shí)例141

本章小結(jié)143

本章習(xí)題輔導(dǎo)143

第5章 線(xiàn)性系統(tǒng)的頻域分析法154

5.1 引言154

5.2 頻率特性154

5.2.1 頻率特性的基本概念154

5.2.2 頻率特性的幾何表示方法156

5.3 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的頻率特性159

5.3.1 典型環(huán)節(jié)的頻率特性159

5.3.2 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的頻率特性169

5.4 線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析177

5.4.1 頻率域穩(wěn)定判據(jù)177

5.4.2 穩(wěn)定裕度183

5.5 閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)184

5.5.1 控制系統(tǒng)的帶寬185

5.5.2 閉環(huán)系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)和時(shí)域指標(biāo)的轉(zhuǎn)換185

5.5.3 閉環(huán)頻率特性187

5.6 線(xiàn)性系統(tǒng)的頻域法校正189

5.6.1 串聯(lián)超前校正190

5.6.2 串聯(lián)滯后校正193

5.6.3 串聯(lián)滯后—超前校正196

5.7 線(xiàn)性系統(tǒng)頻域法的應(yīng)用199

本章小結(jié)203

本章習(xí)題輔導(dǎo)204

第6章 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的分析216

6.1 引言216

6.2 離散控制系統(tǒng)的基本概念216

6.2.1 離散控制系統(tǒng)的應(yīng)用216

6.2.2 離散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)217

6.2.3 離散控制系統(tǒng)的研究方法218

6.3 信號(hào)的采樣和保持218

6.3.1 采樣過(guò)程218

6.3.2 采樣過(guò)程的數(shù)學(xué)描述219

6.3.3 采樣定理220

6.3.4 零階保持器222

6.4 Z變換理論224

6.4.1 Z變換的定義224

6.4.2 Z 變換的求法225

6.4.3 Z 變換的基本定理228

6.4.4 Z 反變換230

6.5 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型233

6.5.1 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)定義233

6.5.2 線(xiàn)性常系數(shù)差分方程及其解法233

6.5.3 脈沖傳遞函數(shù)235

6.6 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析243

6.6.1 離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件243

6.6.2 勞斯穩(wěn)定判據(jù)243

6.6.3 朱利穩(wěn)定判據(jù)246

6.6.4 采樣周期與開(kāi)環(huán)增益對(duì)穩(wěn)定性的影響247

6.6.5 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析247

6.7 離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析251

6.7.1 離散控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及性能指標(biāo)251

6.7.2 閉環(huán)極點(diǎn)的分布與動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系254

6.8 離散系統(tǒng)的數(shù)字校正256

6.8.1 校正方式256

6.8.2 數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)257

6.8.3 最少拍系統(tǒng)及設(shè)計(jì)258

6.8.4 最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)設(shè)計(jì)261

本章小結(jié)265

本章習(xí)題輔導(dǎo)265

第7章 非線(xiàn)性控制系統(tǒng)分析274

7.1 引言274

7.2 非線(xiàn)性控制系統(tǒng)概述274

7.2.1 非線(xiàn)性系統(tǒng)的特點(diǎn)274

7.2.2 非線(xiàn)性系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法277

7.3 常見(jiàn)非線(xiàn)性特性及其對(duì)系統(tǒng)性能的影響277

7.4 相平面法283

7.4.1 相平面的基本概念……283

7.4.2 相軌跡的繪制方法……284

7.4.3 線(xiàn)性系統(tǒng)的相軌跡……287

7.4.4 奇點(diǎn)和奇線(xiàn)……291

7.4.5 非線(xiàn)性系統(tǒng)的相平面分析……295

7.5 描述函數(shù)法……296

7.5.1 描述函數(shù)的基本概念……296

7.5.2 典型非線(xiàn)性特性描述函數(shù)……298

7.5.3 非線(xiàn)性系統(tǒng)的簡(jiǎn)化……304

7.5.4 描述函數(shù)法進(jìn)行非線(xiàn)性系統(tǒng)分析……307

7.6 非線(xiàn)性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例……312

本章小結(jié)……316

本章習(xí)題輔導(dǎo)……316

第8章 線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合……329

8.1 引言……329

8.2 線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述……330

8.2.1 狀態(tài)與狀態(tài)變量……330

8.2.2 狀態(tài)空間表達(dá)式……330

8.2.3 狀態(tài)空間表達(dá)式的建立方法……332

8.2.4 線(xiàn)性連續(xù)時(shí)不變系統(tǒng)狀態(tài)方程的解……341

8.2.5 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣……346

8.2.6 線(xiàn)性系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的線(xiàn)性變換……347

8.2.7 線(xiàn)性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型……352

8.3 線(xiàn)性系統(tǒng)的能控性和能觀性……354

8.3.1 線(xiàn)性連續(xù)系統(tǒng)的能控性……354

8.3.2 輸出能控性……356

8.3.3 線(xiàn)性連續(xù)系統(tǒng)的能觀性……357

8.3.4 狀態(tài)空間表達(dá)式的能控和能觀標(biāo)準(zhǔn)型轉(zhuǎn)化……359

8.3.5 線(xiàn)性定常系統(tǒng)的規(guī)范分解……364

8.3.6 離散系統(tǒng)的能控性和能觀性……367

8.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析……370

8.4.1 李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定性……371

8.4.2 李雅普諾夫第一法(間接法) ……372

8.4.3 李雅普諾夫第二法(直接法) ……373

8.4.4 李雅普諾夫第二法在線(xiàn)性定常系統(tǒng)中的應(yīng)用……376

8.5 線(xiàn)性定常系統(tǒng)的狀態(tài)綜合……378

8.5.1 兩種常用反饋控制結(jié)構(gòu)……379

8.5.2 反饋結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)性能的影響……380

8.5.3 系統(tǒng)的極點(diǎn)配置……382

8.5.4 全維狀態(tài)觀測(cè)器……384

8.5.5 分離特性……387

8.6 狀態(tài)空間分析法的設(shè)計(jì)實(shí)例……388

本章小結(jié)……391

本章習(xí)題輔導(dǎo)……391

第9章 最優(yōu)控制理論基礎(chǔ)……405

9.1 引言……405

9.2 最優(yōu)控制問(wèn)題導(dǎo)論……405

9.3 最優(yōu)控制中的變分法……408

9.3.1 微積分基礎(chǔ)……409

9.3.2 泛函與變分法基本概念……411

9.3.3 泛函極值問(wèn)題與歐拉方程……412

9.3.4 條件泛函極值與動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題……416

9.4 極小值原理及其應(yīng)用……425

9.4.1 經(jīng)典變分法的局限……425

9.4.2 連續(xù)系統(tǒng)的極小值原理……425

9.4.3 極小值原理的應(yīng)用……427

9.5 線(xiàn)性二次型最優(yōu)控制問(wèn)題……433

9.5.1 線(xiàn)性二次型問(wèn)題……433

9.5.2 線(xiàn)性系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)節(jié)器問(wèn)題……434

9.5.3 倒立擺的最優(yōu)控制問(wèn)題……438

9.6 動(dòng)態(tài)規(guī)劃……441

9.6.1 動(dòng)態(tài)規(guī)劃基本思想……441

9.6.2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解離散最優(yōu)控制問(wèn)題……443

本章小結(jié)……444

本章習(xí)題輔導(dǎo)……445

各章課后練習(xí)題參考答案……454

參考文獻(xiàn)……472 2100433B

《自動(dòng)控制原理》一書(shū),比較全面地闡述了自動(dòng)控制的基本理論及應(yīng)用。全書(shū)共分9章,主要包括自動(dòng)控制系統(tǒng)建模、時(shí)域分析法、根軌跡法、頻域分析法、離散系統(tǒng)分析、非線(xiàn)性系統(tǒng)分析、線(xiàn)性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論。

自動(dòng)控制原理（下）基本信息

ISBN：978-7-111-66176-4

裝訂：平裝

編輯：李馨馨

開(kāi)本：16開(kāi)

出版日期： 2020-09-03

字?jǐn)?shù)：401 千字

定價(jià)：55.0

自動(dòng)控制原理（下）內(nèi)容簡(jiǎn)介

本教材比較全面地講解了自動(dòng)控制的基本理論和應(yīng)用，分上、下冊(cè)，本書(shū)是下冊(cè)，共有7章，第8章闡述了線(xiàn)性離散控制系統(tǒng)的一般概念、數(shù)學(xué)模型、性能分析方法以及數(shù)字校正；第9章介紹了非線(xiàn)性控制系統(tǒng)的基本概念以及相平面法、描述函數(shù)法等；第10章介紹了控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述的相關(guān)概念；第11章通過(guò)狀態(tài)方程求解對(duì)系統(tǒng)空間模型進(jìn)行定量分析；第12章介紹了線(xiàn)性定常系統(tǒng)的能控能觀性；第13章介紹了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法；第14章對(duì)線(xiàn)性定常系統(tǒng)的綜合進(jìn)行了討論。

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本書(shū)由上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)丁肇紅副教授和蔣文萍講師主編，其中第四章、第七章由蔣文萍編寫(xiě)，其余各章均由丁肇紅編寫(xiě)。丁肇紅負(fù)責(zé)全書(shū)的組稿、定稿和統(tǒng)稿工作。

書(shū)中的部分圖形和公式由研究生徐亦雯、李偉、任志偉、韓江雪和本科生吳瑩瑩、 聶震編輯，在此表示感謝！ 本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中參閱了大量相關(guān)的材料，在此對(duì)相關(guān)作者表示感謝。 2100433B

《自動(dòng)控制原理與CAI教程》是根據(jù)1999年“全國(guó)高等學(xué)校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及主干課程教學(xué)基本要求”編寫(xiě)的?！蹲詣?dòng)控制原理與CAI教程》以建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱工為對(duì)象，重點(diǎn)介紹了自動(dòng)控制的基本概念、基本理論和基本分析方法等經(jīng)典控制理論。全書(shū)共分8章，主要內(nèi)容有控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻率特性分析法、自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、離散系統(tǒng)的分析、MAT[AB語(yǔ)言及其在。HVAC控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用等?！蹲詣?dòng)控制原理與CAI教程》對(duì)基本理論的敘述深入淺出，實(shí)用性強(qiáng)，文字簡(jiǎn)練流暢。每章內(nèi)容均有小結(jié)，除有一般性例題外，還附有一定數(shù)量的綜合性例題分析，以及MATLAB在控制系統(tǒng)分析和計(jì)算方面的應(yīng)用。《自動(dòng)控制原理與CAI教程》可作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱工類(lèi)，以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的“自動(dòng)控制原理”課程的教材，也可作為從事自動(dòng)化工作的科技人員的參考用書(shū)?！蹲詣?dòng)控制原理與CAI教程》配有電子課件，免費(fèi)提供給選用《自動(dòng)控制原理與CAI教程》的授課教師，需要者請(qǐng)根據(jù)書(shū)末的“信息反饋表”索取。