自动控制原理-(第六版)

内容简介

本书了第五版中的主要内容，加强了对基本理论及工程应用的阐述，书中深入浅出地介绍了自动控制原理的基本概念，控制系统在时域、复域和频域的数学模型及结构图和信号流图；全面阐述了线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正设计等方法；对线性离散控制系统的基础理论、数学模型、稳定性及稳态误差以及数学校正等问题进行了详细讨论；在非线性控制系统分析方面，给出了相平面及描述函数两种常用的方法，以及新颖的逆系统方法；为了适应高新技术发展的需要系统阐述了状态空间的分析与综合法，以及动态系统的*控制等方法。全书有机地贯穿了MATLAB分析与设计方法。

目录

第六版前言



1-1?自动控制的基本原理与方式

1-2?自动控制系统示例

1-3?自动控制系统的分类

1-4?对自动控制系统的基本要求

1-5?自动控制系统的分析与设计工具

习题

第二章?控制系统的数学模型

2-1?控制系统的时域数学模型

2-2?控制系统的复数域数学模型

2-3?控制系统的结构图与信号流图

2-4?控制系统建模实例

习题

第三章?线性系统的时域分析法

3-1?系统时间响应的性能指标

3-2?一阶系统的时域分析

3-3?二阶系统的时域分析

3-4?高阶系统的时域分析

3-5?线性系统的稳定性分析

3-6?线性系统的稳态误差计算

3-7?控制系统时域设计

习题

第四章?线性系统的根轨迹法

4-1?根轨迹法的基本概念

4-2?根轨迹绘制的基本法则

4-3?广义根轨迹

4-4?系统性能的分析

4-5?控制系统复域设计

习题

第五章?线性系统的频域分析法

5-1?频率特性

5-2?典型环节与开环系统的频率特性

5-3?频率域稳定判据

5-4?稳定裕度

5-5?闭环系统的频域性能指标

5-6?控制系统频域设计

习题

第六章?线性系统的校正方法

6-1?系统的设计与校正问题

6-2?常用校正装置及其特性

6-3?串联校正

6-4?前馈校正

6-5?复合校正

6-6?控制系统校正设计

习题

第七章?线性离散系统的分析与校正

7-1?离散系统的基本概念

7-2?信号的采样与保持

7-3?z变换理论

7-4?离散系统的数学模型

7-5?离散系统的稳定性与稳态误差

7-6?离散系统的动态性能分析

7-7?离散系统的数字校正

7-8?离散控制系统设计

习题

第八章?非线性控制系统分析

8-1?非线性控制系统概述

8-2?常见非线性特性及其对系统运动的影响

8-3?相平面法

8-4?描述函数法

8-5?非线性控制的逆系统方法

8-6?非线性控制系统设计

习题

第九章?线性系统的状态空间分析与综合

9-1?线性系统

摘要与插图

第一章　自动控制的一般概念
1-1　自动控制的基本原理与方式
1.自动控制技术及其应用　　在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（被控量）自动地按照预定的规律运行。例如，数控车床按照预定程序自动地切削工件；化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定；雷达和计算机组成的导弹发射和制导系统，自动地将导弹引导到敌方目标；无人驾驶飞机按照预定航迹自动升降和飞行；人造卫星准确地进入预定轨道运行并回收等，这一切都是以应用高水平的自动控制技术为前提的。
近几十年来，随着电子计算机技术的发展和应用，在宇宙航行、机器人控制、导弹制导以及核动力等高新技术领域中，自动控制技术更具有重要的作用。不仅如此，自动控制技术的应用范围现已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其他许多社会生活领域中，自动控制已成为现代社会活动中不可缺少的重要组成部分。2.自动控制科学
自动控制科学是研究自动控制共同规律的技术科学，它的诞生与发展源于自动控制技术的应用。
的自动控制技术的应用，可以追溯到公元前我国古代的自动计时器和漏壶指南车，而自动控制技术的广泛应用则开始于欧洲工业革命时期。英国人瓦特在发明蒸汽机的同时，应用反馈原理，于1788年发明了离心式调速器。当负载或蒸汽供给量发生变化时，离心式调速器能够自动调节进汽阀门的开度，从而控制蒸汽机的转速。1868年，以离心式调速器为背景，物理学家麦克斯韦尔研究了反馈系统的稳定性问题，发表了论文“论调速器”。随后，源于物理学和数学的自动控制原理开始逐步形成。1892年，俄国学者李雅普诺夫发表了“论运动稳定性的一般问题”的博士论文，提出了李雅普诺夫稳定性理论。20世纪10年代，PID控制器出现，并获得广泛应用。1927年，为了使广泛应用的电子管在其性能发生较大变化的情况下仍能正常工作，反馈放大器正式诞生，从而确立了“反馈”在自动控制技术中的核心地位，并且有关系统稳定性和性能品质分析的大量研究成果也应运而生。
20世纪40年代，是系统和控制思想活跃的年代，1945年贝塔朗菲提出了《系统论》，1948年维纳提出了的《控制论》，至此形成了完整的控制理论体系――以传递函数为基础的经典控制理论，主要研究单输入单输出、线性定常系统的分析和设计问题。
20世纪五六十年代，人类开始征服太空。1957年，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，1968年美国阿波罗飞船成功登上月球。在这些举世瞩目的成功中，自动控制技术起着不可磨灭的作用，也因此催生了20世纪60年代第二代控制理论――现代控制理论，其中包括以状态为基础的状态空间法、贝尔曼的动态规划法和庞特里亚金的极小值原理，以及卡尔曼滤波器。现代控制理论主要研究具有高性能、高精度和多耦合回路的多变量系统的分析和设计问题。
从20世纪70年代开始，随着计算机技术的不断发展，出现了许多以计算机控制为代表的自动化技术，如可编程控制器和工业机器人，自动化技术发生了根本性的变化，其相应的自动控制科学研究也出现了许多分支，如自适应控制、混杂控制、模糊控制，以及神经网络控制等。此外，控制论的概念、原理和方法还被用来处理社会、经济、人口和环境等复杂系统的分析与控制，形成了经济控制论和人口控制论等学科分支。目前，控制理论还在继续发展，正朝向以控制论、信息论和仿生学为基础的智能控制理论深入。
然而，纵观百余年自动控制科学与技术的发展，反馈控制理论与技术占据了极其重要的