自動控制原理控制系統(tǒng)

自動控制原理自動控制系統(tǒng)

為了實現(xiàn)各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的整體，這就是自動控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，例如溫度、壓力或飛行軌跡等；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的相關(guān)機構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。

自動控制原理反饋控制系統(tǒng)

在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實現(xiàn)對被控量進行控制的任務，這就是反饋控制的原理。

下面是一個標準的反饋模型：

開方：

公式：X(n 1）=Xn （A/Xn^2-Xn）1/3設A=5，開3次方

5介于1^3至2^3之間（1的3次方=1，2的3次方=8）

X_0可以取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。例如我們?nèi)?.0。按照公式：

第一步：X1={2.0 [5/(2.0^2-2.0)]1/3=1.7}。即5/2×2=1.25，1.25-2=-0.75，-0.75×1/3=-0.25，輸入值大于輸出值，負反饋

2-0.25=1.75，取2位數(shù)字，即1.7。

第二步：X2={1.7 [5/(1.7^2-1.7)]1/3=1.71}.。

即5/1.7×1.7=1.73010，1.73-1.7=0.03，0.03×1/3=0.01，輸入值小于輸出值正反饋

1.7 0.01=1.71。取3位數(shù)字，比前面多取一位數(shù)字。

第三步：X3={1.71 [5/(1.71^2-1.71)]1/3=1.709} 輸入值大于輸出值，負反饋

第四步：X4={1.709 [5/(1.709^2-1.709)]1/3=1.7099} 輸入值小于輸出值正反饋

這種方法可以自動調(diào)節(jié)，第一步與第三步取值偏大，但是計算出來以后輸出值會自動減??；第二步，第四步輸入值偏小，輸出值自動增大。X4=1.7099.

當然也可以取1.1，1.2，1.3，……1.8，1.9中的任何一個。

同時，自動控制原理也是高等院校自動化專業(yè)的一門主干課程，是學習后續(xù)專業(yè)課的重要基礎，也是自動化專業(yè)碩士研究生入學考試必考的課程。

20世紀60年代初期，隨著現(xiàn)代應用數(shù)學新成果的推出和電子計算機的應用，為適應宇航技術(shù)的發(fā)展，自動控制理論跨入了一個新的階段——現(xiàn)代控制理論。它主要研究具有高性能、高精度的多變量變參數(shù)的最優(yōu)控制問題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎的狀態(tài)空間法。目前，自動控制理論還在繼續(xù)發(fā)展，正向以控制論、信息論、仿生學、人工智能為基礎的智能控制理論深入。

自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎的自動調(diào)節(jié)原理，主要用于工業(yè)控制。二戰(zhàn)期間為了設計和制造飛機及船用自動駕駛儀、火炮定位系統(tǒng)、雷達跟蹤系統(tǒng)以及其他基于反饋原理的軍用設備，進一步促進并完善了自動控制理論的發(fā)展。二戰(zhàn)后，已形成完整的自動控制理論體系，這就是以傳遞函數(shù)為基礎的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入單輸出的線形定常數(shù)系統(tǒng)的分析和設計問題。

該課程不僅是自動化專業(yè)的基礎理論課，也是其他相關(guān)專業(yè)的基礎理論課，目前開設本課程的專業(yè)還有計算機、電子信息以及檢測技術(shù)等專業(yè)。

該課程不僅跟蹤國際一流大學有關(guān)課程的內(nèi)容與體系，而且隨著科研與學術(shù)的發(fā)展不斷更新課程內(nèi)容，從而提高自動化及相關(guān)專業(yè)的整體學術(shù)水平。

該課程是關(guān)于自動控制系統(tǒng)的基礎理論，其主要內(nèi)容包括：自動控制系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)、自動控制系統(tǒng)的性能指標、自動控制系統(tǒng)的類型（連續(xù)、離散、線性、非線性等）及特點、自動控制系統(tǒng)的分析（時域法、頻域法等）和設計方法等。通過本課程的學習，學生可以了解有關(guān)自動控制系統(tǒng)的運行機理、控制器參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響以及自動控制系統(tǒng)的各種分析和設計方法等。

1、系統(tǒng)、反饋、方框圖（方塊圖）、信號流圖、傳遞函數(shù)、基本環(huán)節(jié)；

2、穩(wěn)態(tài)的分析：穩(wěn)定性判據(jù)、穩(wěn)態(tài)誤差、穩(wěn)定裕量；

3、動態(tài)響應分析：時間常數(shù)、阻尼系數(shù)、振蕩頻率，脈沖響應、階躍響應、動態(tài)性能指標（如峰值時間、超調(diào)量、衰減比等），主導極點；

4、根軌跡，開環(huán)極點、零點，閉環(huán)極點、零點；

5、頻率特性、極坐標圖、Bode圖、Nyquist穩(wěn)定判據(jù)、校正與綜合；

6、狀態(tài)空間分析、能控性、能觀性；

7、典型的非線性特性、描述函數(shù)、相平面、自激振蕩；

8、采樣控制、Z變換、脈沖傳遞函數(shù)。

1．簡單物理系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)的列寫和計算；

2．方框圖和信號流圖的變換和化簡；

3．開環(huán)傳遞函數(shù)與閉環(huán)傳遞函數(shù)的推導和計算；

4．線性連續(xù)系統(tǒng)的動態(tài)過程分析；

5．代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)及其在線性系統(tǒng)中的應用；

6．根軌跡的基本特性及典型系統(tǒng)根軌跡的繪制；

7．用根軌跡分析系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性；

8．波德圖和奈奎斯特圖的繪制；

9．奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及應用；

10．用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的主要動態(tài)和靜態(tài)特性；

11．校正的基本原理及設計方法；

12．簡單非線性控制系統(tǒng)分析的描述函數(shù)分析方法及相平面方法；

13．采樣系統(tǒng)的分析及校正的基本方法。2100433B

《自動控制原理(第3版)》內(nèi)容層次分明、概念清晰、重點突出、理論聯(lián)系實際、例題貼切、應用性強?！蹲詣涌刂圃?第3版)》可作為工科院校電氣工程類、自動化類各專業(yè)的本科或非控制工程學科類碩士研究生的教材。主要章節(jié)(未帶號)內(nèi)容也適合作為機電類、信息類及計算機應用專業(yè)或高職院校、成人教育及電視大學的相近專業(yè)學生學習控制技術(shù)的教材，也可供有關(guān)從事控制工程應用的技術(shù)人員參考。

《自動控制原理(第3版)》備有電子課件，歡迎選用《自動控制原理(第3版)》作教材的老師登錄注冊后下載。

《自動控制原理(第3版)》有配套的《自動控制原理學習指導、例題及習題解答》輔導學習參考書，已由機械工業(yè)出版社出版。

自動控制原理（下）基本信息

ISBN：978-7-111-66176-4

裝訂：平裝

編輯：李馨馨

開本：16開

出版日期： 2020-09-03

字數(shù)：401 千字

定價：55.0

自動控制原理（下）內(nèi)容簡介

本教材比較全面地講解了自動控制的基本理論和應用，分上、下冊，本書是下冊，共有7章，第8章闡述了線性離散控制系統(tǒng)的一般概念、數(shù)學模型、性能分析方法以及數(shù)字校正；第9章介紹了非線性控制系統(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章通過狀態(tài)方程求解對系統(tǒng)空間模型進行定量分析；第12章介紹了線性定常系統(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章對線性定常系統(tǒng)的綜合進行了討論。

為方便理解和夯實相關(guān)知識，每章均配備有例題和習題。 本教材比較全面地涵蓋了大學本科“自動控制理論”課程的內(nèi)容，可作為高校自動化、電氣工程及其自動化、機械工程及其自動化、熱力工程、通信工程、電子信息工程等相關(guān)專業(yè)的“自動控制原理”課程教材，也可以作為相關(guān)教師、自動化相關(guān)專業(yè)研究生、科技與工程技術(shù)人員的參考書。 本教材各章節(jié)內(nèi)容的介紹基于MATLAB的控制系統(tǒng)計算機輔助分析與設計方法，需要讀者有相應的MATLAB應用基礎，以加強對課程的理解。

本書主要介紹了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的基本概念、分析方法及應用。

《自動控制原理》從實際應用的角度出發(fā)，介紹了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的基本概念、分析方法及應用。書中包括了控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻率特性法、離散系統(tǒng)分析、非線性系統(tǒng)分析和自動控制理論綜合等內(nèi)容，強調(diào)的是物理概念和實際應用?！蹲詣涌刂圃怼妨η笸怀鑫锢砀拍睿M量減少煩瑣的數(shù)學推導，敘述深入淺出，通俗易懂，以大量例題形式介紹各種方法的實現(xiàn)過程，并結(jié)合當前報考研究生的需求，總結(jié)各類題型，從而達到拋磚引玉的效果?！蹲詣涌刂圃怼妨D以簡明、實用為特色，以滿足工程需要為宗旨?！蹲詣涌刂圃怼房勺鳛閼眯捅究谱詣踊?、機電一體化及相關(guān)專業(yè)的教學用書，也可作為報考研究生的參考教材，還可作為各類職業(yè)技術(shù)學院、?？茖W校、成人高校等相關(guān)專業(yè)的教材。