本書(shū)前1版為教育科學(xué)“十五”國(guó)家規(guī)劃課題研究成果。本次修訂將進(jìn)一步減少數(shù)學(xué)推導(dǎo),增加例題。強(qiáng)化PID控制器等實(shí)際工程中常用內(nèi)容的介紹,增加工程實(shí)例。內(nèi)容包括時(shí)域法、根軌跡法、頻率法、系統(tǒng)校正、離散系統(tǒng)分析等傳統(tǒng)內(nèi)容,但強(qiáng)調(diào)的是物理概念和實(shí)際運(yùn)用。書(shū)中對(duì)模擬PID調(diào)節(jié)器和數(shù)字PID調(diào)節(jié)器作了重點(diǎn)介紹。本書(shū)以一個(gè)實(shí)例貫穿全書(shū),采用不同的方法,從不同的角度對(duì)例子進(jìn)行分析,緊密結(jié)合MATLAB等系統(tǒng)仿真軟件在自動(dòng)控制方面的應(yīng)用。
本書(shū)是為適應(yīng)應(yīng)用型本科自動(dòng)化、機(jī)電、電氣及信息類(lèi)各相關(guān)專業(yè)的教學(xué)需要而編寫(xiě)的。
自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛,除了在國(guó)防、空間科技等尖端領(lǐng)域里是不可或缺的重要技術(shù)之外,在機(jī)電工程、冶金、化工、輕工、交通管理、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中,自動(dòng)控制技術(shù)的作用也日顯突出。特別是近年來(lái)隨著自動(dòng)控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息技術(shù)的融合,形成了物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控、先進(jìn)智能制造等新的技術(shù)發(fā)展方向。自動(dòng)控制技術(shù)的運(yùn)用大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí),也改善了勞動(dòng)條件,在進(jìn)一步提高人類(lèi)的生活品質(zhì)方面也起到了非常重要的作用。
自動(dòng)控制原理是自動(dòng)控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)。一般,可將自動(dòng)控制原理分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論?紤]到經(jīng)典控制理論是重要的基礎(chǔ)且應(yīng)用廣泛,同時(shí)結(jié)合相當(dāng)一部分應(yīng)用型本科院校的課程體系,本書(shū)以經(jīng)典控制理論及其應(yīng)用為主要內(nèi)容,共分為七章;概述、自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻率特性法、控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計(jì)以及采樣控制系統(tǒng)分析。
本書(shū)第2版發(fā)行后,持續(xù)受到了廣大讀者的歡迎,在此深表謝意。本書(shū)第2版被評(píng)為江蘇省高等學(xué)校精品教材。第1版和第2版的共同特點(diǎn)是:突出物理概念,減少數(shù)學(xué)推導(dǎo);從自動(dòng)控制原理的角度對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行分析設(shè)計(jì),以解決理論如何應(yīng)用于工程實(shí)際的問(wèn)題;各章都結(jié)合本章內(nèi)容介紹了運(yùn)用MATLAB分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本方法;有形象生動(dòng)的多媒體教學(xué)課件與本書(shū)內(nèi)容相匹配。第3版除了繼續(xù)保持這些特點(diǎn)之外,還針對(duì)PID等常用控制器,采用了MATLAB實(shí)例分析;對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)做了更貼切的敘述;對(duì)一些容易引起混淆的概念,做了更明確的陳述;另外,對(duì)前面版本中的錯(cuò)誤和疏漏之處做了修改;同時(shí),對(duì)部分習(xí)題及其參考答案進(jìn)行了調(diào)整。
本書(shū)由南京工程學(xué)院黃堅(jiān)任主編,宋麗蓉任副主編,陳桂和高金鳳參加了本書(shū)的編寫(xiě)。本書(shū)由南京工程學(xué)院郁漢琪教授主審,他花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力,對(duì)全書(shū)進(jìn)行了仔細(xì)的審閱并提出了寶貴的修改意見(jiàn)。在此,向所有對(duì)本書(shū)出版給予支持和幫助的各位表示衷心的感謝。
由于編者的水平有限,時(shí)間較緊,書(shū)中欠妥與錯(cuò)誤之處在所難免,懇請(qǐng)專家和廣大讀者指正。
第一章 概述
第一節(jié) 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)
第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)
第三節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求
第四節(jié) 自動(dòng)控制理論發(fā)展簡(jiǎn)述
小結(jié)
習(xí)題
第二章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
第一節(jié) 控制系統(tǒng)的微分方程
第二節(jié) 數(shù)學(xué)模型的線性化
第三節(jié) 傳遞函數(shù)
第四節(jié) 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖
第五節(jié) 反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
第六節(jié) 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立舉例
第七節(jié) 用MATLAB處理系統(tǒng)數(shù)學(xué)
模型
小結(jié)
習(xí)題
第三章 時(shí)域分析法
第一節(jié) 系統(tǒng)性能指標(biāo)
第二節(jié) 一階系統(tǒng)性能分析
第三節(jié) 二階系統(tǒng)性能分析
第四節(jié) 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析
第五節(jié) 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
第六節(jié) 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
第七節(jié) 用時(shí)域法分析系統(tǒng)性能舉例
第八節(jié) MATLAB用于時(shí)域分析
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) 根軌跡的基本特征及作圖方法
第三節(jié) 用根軌跡法分析系統(tǒng)性能
第四節(jié) MATLAB用于根軌跡分析
小結(jié)
習(xí)題
第五章 頻率特性法
第一節(jié) 頻率特性的基本概念
第二節(jié) 典型環(huán)節(jié)與系統(tǒng)的頻率特性
第三節(jié) 用實(shí)驗(yàn)法確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
第四節(jié) 用頻率特性法分析系統(tǒng)穩(wěn)定性
第五節(jié) 頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系
第六節(jié) 用頻率特性法分析系統(tǒng)性能舉例
第七節(jié) MATLAB用于頻域分析
小結(jié)
習(xí)題
第六章 控制系統(tǒng)的校正與設(shè)計(jì)
第一節(jié) 系統(tǒng)校正的一般方法
第二節(jié) 控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法
第三節(jié) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例
第四節(jié) MATLAB用于系統(tǒng)校正與設(shè)計(jì)
小結(jié)
習(xí)題
第七章 采樣控制系統(tǒng)分析
第一節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的基本概念
第二節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
第三節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
第四節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析
第五節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
第六節(jié) 采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
第七節(jié) MATLAB用于采樣控制系統(tǒng)分析
小結(jié)
習(xí)題
附錄1 常用函數(shù)的拉氏變換與z變換對(duì)照表
附錄2 MATLAB應(yīng)用簡(jiǎn)介
附錄3 部分習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)