《自動(dòng)控制原理》是工科院校“自動(dòng)控制原理(經(jīng)典控制)”課程的教材。根據(jù)教學(xué)要求,書中比較全面地介紹了經(jīng)典控制理論的基本內(nèi)容,力求從基本原理和概念出發(fā),突出重點(diǎn),淡化繁瑣的理論推導(dǎo),注重理論與實(shí)際的結(jié)合。全書共分八章,內(nèi)容包括自動(dòng)控制系統(tǒng)概述、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、根軌跡法、頻率特性分析法、自動(dòng)控制系統(tǒng)的校正、非線性控制系統(tǒng)及采樣控制系統(tǒng)。
《自動(dòng)控制原理》可作為高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)及各相關(guān)專業(yè)本科生的教材,也可作為高職高專院校及成人院校相近專業(yè)學(xué)生的教材。
自動(dòng)控制原理課程是高等工科院校電氣信息類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程,其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,幾乎遍及電類及非電類的各個(gè)工程技術(shù)學(xué)科。
本教材以經(jīng)典控制理論及其應(yīng)用為主要內(nèi)容,全面闡述了自動(dòng)控制的基本理論,系統(tǒng)地介紹了自動(dòng)控制系統(tǒng)分析和綜合的基本方法。在保證理論體系的系統(tǒng)性和完整性的前提下,內(nèi)容編排上力求做到少而精,突出重點(diǎn),強(qiáng)調(diào)物理概念,減少繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo),理論聯(lián)系工程實(shí)際。
教材共分八章。第一章簡(jiǎn)要介紹自動(dòng)控制的基本概念、自動(dòng)控制理論的發(fā)展過程,進(jìn)而引出自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和分類方法,以及工程上對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求;第二章系統(tǒng)地介紹了描述控制系統(tǒng)的三種數(shù)學(xué)模型,即微分方程、傳遞函數(shù)和系統(tǒng)框圖及它們之間的相互關(guān)系,介紹了利用結(jié)構(gòu)圖等效化簡(jiǎn)和梅遜增益公式確定系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的方法;第三章介紹了線性系統(tǒng)的時(shí)域分析,分析研究控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能,主要研究一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的過渡過程及性能指標(biāo);第四章介紹了線性系統(tǒng)根軌跡分析方法,重點(diǎn)討論了根軌跡的繪制法則以及利用根軌跡分析系統(tǒng)性能的方法;第五章頻率特性分析法是工程上重點(diǎn)應(yīng)用的方法,對(duì)頻率域作圖、分析的原理進(jìn)行了詳細(xì)討論,介紹了頻域穩(wěn)定判據(jù),給出了頻域指標(biāo)的計(jì)算及分析方法;第六章主要介紹系統(tǒng)校正的作用和方法,分析串聯(lián)校正、反饋校正和復(fù)合校正對(duì)系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能的影響;第七章介紹了工程實(shí)際中常見的非線性特性,討論了非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法和相平面法;第八章介紹了采樣系統(tǒng)的分析,詳細(xì)討論了變換理論,采樣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。
本教材以最基本的內(nèi)容為主線,注重基本概念和原理的闡述,突出工程應(yīng)用方法,理論嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)性強(qiáng),便于讀者自學(xué);每章有本章總結(jié),同時(shí)配有適量的例題和習(xí)題,以配合課堂教學(xué),幫助讀者準(zhǔn)確理解有關(guān)概念,掌握解題方法和技巧。
第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)概論
第一節(jié) 引言
第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成
第三節(jié) 控制系統(tǒng)的主要類型及控制方式
第四節(jié) 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求
本章小結(jié)
習(xí)題
第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
第一節(jié) 控制系統(tǒng)的微分方程數(shù)學(xué)模型
第二節(jié) 傳遞函數(shù)
第三節(jié) 方塊圖
第四節(jié) 典型控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
本章小結(jié)
習(xí)題
第三章 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析
第一節(jié) 典型輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo)
第二節(jié) 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析
第三節(jié) 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析
第四節(jié) 高階系統(tǒng)的過渡過程
第五節(jié) 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
本章小結(jié)
習(xí)題
第四章 根軌跡法
第一節(jié) 根軌跡法的基本概念
第二節(jié) 繪制根軌跡的基本法則
第三節(jié) 廣義根軌跡和零度根軌跡
第四節(jié) 系統(tǒng)性能分析
本章小結(jié)
習(xí)題
第五章 頻率特性分析法
第一節(jié) 頻率特性的基本概念
第二節(jié) 對(duì)數(shù)頻率特性
第三節(jié) 幅相頻率特性(極坐標(biāo)圖)
第四節(jié) 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
第五節(jié) 控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性
第六節(jié) 開環(huán)頻率特性與控制系統(tǒng)性能的關(guān)系
本章小結(jié)
習(xí)題
第六章 控制系統(tǒng)的校正
第一節(jié) 校正的基本概念
第二節(jié) 串聯(lián)校正
第三節(jié) 反饋校正
第四節(jié) 復(fù)合校正
本章小結(jié)
習(xí)題
第七章 非線性控制系統(tǒng)
第一節(jié) 非線性系統(tǒng)概述
第二節(jié) 描述函數(shù)法
第三節(jié) 相平面法
本章小結(jié)
習(xí)題
第八章 采樣控制系統(tǒng)
第一節(jié) 信號(hào)的采樣與復(fù)現(xiàn)
第二節(jié) z變換與z反變換
第三節(jié) 脈沖傳遞函數(shù)
第四節(jié) 采樣系統(tǒng)的分析
本章小結(jié)
習(xí)題
附錄