自动控制原理

内容简介

《自动控制原理/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》从实际应用出发，简明扼要地介绍了自动控制的基本理论及其工程应用。全书共分8章，内容包括自动控制系统概述、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频率特性法、控制系统的设计与校正、线性离散控制系统的分析和非线性系统分析等传统内容，但强调物理概念和实际应用。为强化工程应用背景，本书还系统介绍了现代MATLAB应用技术。
　　《自动控制原理/21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材》在数学基础、控制理论、工程应用及MATLAB仿真方面，具有系统性和统一性，并对例题和习题进行了，难易结合。本书可供工科高等院校使用，适合于作为应用型本科自动化专业、电气工程及自动化专业、机电一体化及各相关专业的教材。

目录

第1章  自动控制系统概述
　1．1  自动控制与自动控制系统
　　1．1．1  自动控制及其任务
　　1．1．2  自动控制系统的基本组成
　　1．1．3  自动控制系统的结构形式
　1．2  自动控制系统示例
　1．3  自动控制系统的分类
　1．4  控制系统的性能要求
　1．5  自动控制理论概要
　　1．5．1  自动控制理论的发展
　　1．5．2  本书内容及实际应用
　　问题
　　小结
　　习题
第2章  控制系统的数学模型
　2．1  控制系统的微分方程
　　2．1．1  列写微分方程的一般方法
　　2．1．2  系统微分方程的建立
　　2．1．3  线性微分方程的解
　2．2  非线性方程的线性化
　2．3  控制系统的传递函数
　　2．3．1  传递函数的概念及性质
　　2．3．2  典型环节的传递函数及其动态响应
　2．4  控制系统动态结构图
　　2．4．1  动态结构图的概念及建立方法
　　2．4．2  结构图的等效变换与化简
　　2．4．3  梅森增益公式
　2．5  闭环系统的传递函数
　　2．5．1  系统的开环传递函数
　　2．5．2  系统的闭环传递函数
　　2．5．3  系统的误差传递函数
　2．6  控制系统数学模型建立举例
　2．7  用MAT1AB处理系统数学
　　模型
　　小结
　　习题
第3章  时域分析法
　3．1  典型响应及性能指标
　　3．1．1  典型输人信号
　　3．1．2  阶跃响应的性能指标
　3．2  一阶系统分析
　　3．2．1  一阶系统数学模型及单位阶跃响应
　　3．2．2  一阶系统的性能指标
　3．3  二阶系统分析
　　3．3．1  二阶系统数学模型及单位阶跃响应
　　3．3．2  二阶系统的性能指标
　　3．3．3  带零点的二阶系统的单位阶跃响应
　　3．3．4  改善二阶系统性能的措施
　3．4  高阶系统性能分析
　3．5  系统稳定性分析
　　3．5．1  稳定的数学条件及定义
　　3．5．2  劳斯稳定判据
　　3．5．3  结构不稳定问题
　3．6  系统稳态误差分析
　　3。6．1  误差与稳态误差
　　3．6．2  给定信号作用下系统稳态误差的计算
　　3．6．3  扰动输入作用下系统稳态误差的计算
　　3．6．4  稳态误差的抑制
　3．7  用时域法分析系统性能示例
　3．8  MATuB用于时域分析
　　小结
　　习题
第4章  根轨迹分析法
　4．1  根轨迹
　　4．1．1  根轨迹的基本概念
　　4．1．2  根轨迹方程
　4．2  根轨迹的绘制
　　4．2．1  绘制根轨迹的基本法则
　　4．2．2  根轨迹绘制举例
　4．3  广义根轨迹
　　4．3．1  非相位根轨迹
　　4．3．2参数根轨迹
　　4．3．3  根轨迹簇的绘制
　　4．3．4零度根轨迹
　4．4  开环零、极点对系统性能的影响
　　4．4．1  增加开环零点对根轨迹的影响
　　4．4．2  增加开环极点对根轨迹的影响
　　4．4．3  增加开环偶极子对根轨迹的影响
　4．5  用根轨迹分析控制系统
　4．6  MAT1AB绘制根轨迹
　　小结
　　习题
第5章  频率特性法
　5．1  频率特性的基本概念
　　5．1．1  频率特性的定

摘要与插图

1.5.1  自动控制理论的发展
　　自动控制理论是在人类征服自然的生产实践活动中孕育、产生，并随着社会生产和科学技术的进步而不断发展、完善起来的。
　　根据控制理论的理论基础及所能解决的问题的难易程度，驯以把控制理沦大体上分为三个不同的阶段：经典控制理沦、现代控制理沦和火系统及智能控制理论。这种阶段性的发展过程址巾简单到复杂、由量变到质变的辩证发展过程。
　　1 经典控制理论阶段（20世纪50年代末以前）
　　经典控制沦，是以微分方程、传递函数为数学模型。在时域、频率域对单输入单輸小控制系统进行分析与设计的理沦。基于频率域内传递函数的“反馈”和“前馈”控制思想．经典控制理论运用频率特性分析法、根轨迹分析法、描述函数法、相平面法、波波大法等宋解决系统稳定性问题
　　早在占代，劳动人民就凭借小产实践巾积累的丰富经验和对反馈概念的直观认识，发明了许多闪烁控制理论智慧火花的杰作．例如，我国北宋时代（公元1086-1089年）苏颂和韩公廉利用天衡装置制造的水运仪象台，就是一个按负反馈原理构成的闭环非线性自动控制系统；1681年法国物理学家、发明家D.巴木发明用作安全调节装置的锅压力调节器；L765年俄国人I. 普尔佐诺发明了蒸汽锅炉水位调节器，等等。
　　1788年，英国人J.瓦特在他发明的蒸汽机上使用了离心调速器．解决了蒸汽机的速度控制问题，引起了人们对控制技术的重视．以后人们曾经试图改善调速器的准确性．却常常导致系统产作振荡。
　　实践中出现的问题，促使科学家们从理论上进行探索研究．1868年，英国物理学家J.C马兑斯卞尔通过对调速系统线性常微分方程的建立和分析，解释丁瓦特速度控制系统十出现的不稳定问题，开辟了m数学方法研宂控制系统的途径  此后，英国数学家E.J劳斯和德国数学家A赫维茨分别在1877年利〕895年独仁地建立丁直接根据代数方程的系数判別系统稳定性的准则．这些方法奠定经典控制理论中时域分析法的基础。
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