全面系統(tǒng)地介紹了自動控制理論經(jīng)典部分的基本分析、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用,重點(diǎn)加強(qiáng)了對基本理論及其工程應(yīng)用的闡述。書中深入淺出地介紹了自動控制的基本概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;比較全面地闡述了線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法、根軌跡法、頻域分析法及校正與設(shè)計(jì)等;探討了相平面和描述函數(shù)法等非線性系統(tǒng)的基本分析法;詳細(xì)討論了線性離散系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、數(shù)學(xué)模型、分析及數(shù)字校正等問題,并以船舶航向控制系統(tǒng)、船舶橫搖減搖鰭控制系統(tǒng)、船載穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)為主要研究對象貫穿全書。
本教材的特色體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1. 內(nèi)容取材新穎,凸顯鮮明的船海特色結(jié)合船海領(lǐng)域的工程特點(diǎn),以船舶航向控制系統(tǒng)為例探討了恒值控制系統(tǒng)的性能分析與設(shè)計(jì);以船舶橫搖減搖鰭控制系統(tǒng)為例闡述了控制系統(tǒng)的抗隨機(jī)干擾性能的分析與設(shè)計(jì);以船載穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)為例研究了隨機(jī)信號輸入下隨動系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。并分別對上述三個(gè)應(yīng)用實(shí)例系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模、分析與設(shè)計(jì)及MATLAB仿真,內(nèi)容新穎,特色鮮明。2.層次化工程實(shí)例循序漸進(jìn),強(qiáng)化基本理論與工程實(shí)踐的聯(lián)系在對控制系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計(jì)等基本理論進(jìn)行清晰闡釋的同時(shí),突出自動控制理論的工程背景,強(qiáng)化基本理論與工程實(shí)踐的聯(lián)系。每章配備三個(gè)層次的實(shí)際工程實(shí)例。層次,常見控制系統(tǒng)的工程實(shí)例夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ);第二層次,實(shí)際復(fù)雜控制系統(tǒng)的工程實(shí)例引領(lǐng)學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)詳細(xì)過程;第三層次,船舶與海洋工程裝置系統(tǒng)的研究實(shí)例探討了非典型輸入信號下復(fù)雜系統(tǒng)的建模、分析與設(shè)計(jì)等基本方法。3. 理論闡述深入淺出,邏輯性強(qiáng)理論闡述深入淺出,利用淺顯的文字?jǐn)⑹鰜砑由钭x者對理論的理解;突出邏輯性,加強(qiáng)對線性系統(tǒng)時(shí)域分析法、根軌跡分析法以及頻域分析法之間聯(lián)系的論述,使學(xué)生形成對自動控制理論的整體認(rèn)識。4.配備立體化的學(xué)生自學(xué)與自我反饋資源體系基本例題、實(shí)際工程實(shí)例以及多層次不同用途的課后習(xí)題構(gòu)建出立體化的學(xué)生自學(xué)與自我反饋資源體系。
自動控制技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和國防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)城。自動控制技術(shù)以自動控制理論為基礎(chǔ),在科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的發(fā)展與創(chuàng)新過程中,正在發(fā)揮著越來越重要的作用。尤其是在工業(yè)化、信息化兩化融合中,扮演著越來越重要的角色。20世紀(jì)50年代發(fā)展起來以傳遞函數(shù)為核心的經(jīng)典控制理論,至今仍被成功地應(yīng)用于控制工程領(lǐng)城。 自動控制原理是自動化學(xué)科的重要理論基礎(chǔ),是專門研究有關(guān)自動控制系統(tǒng)中基本概念、基本原理和基本方法的一門課程,是高等學(xué)校自動化類專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)理論課程。本書是作者在多年講授自動控制原理"課程講義的基礎(chǔ)上,經(jīng)不斷修改和完善,并結(jié)合從事多年自動控制領(lǐng)域的科研成果而完成的。內(nèi)容涉及自動控制的基本概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的時(shí)城分析法、線性系統(tǒng)的根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻域分析法、線性系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)、非線性控制系統(tǒng)分析以及線性離散系統(tǒng)的分析與校正等。 本書以船海工程領(lǐng)域?yàn)楸尘,以教育部自動化特色專業(yè)、教育部工程研究中心船舶控制研究中心為平臺,以省級教學(xué)名師牽頭,以省級優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)骨干成員為核心進(jìn)行編寫。從基本概念、基本分析方法人手,結(jié)合工程和生活中的實(shí)例,并將作者部分科研成果引入教學(xué)內(nèi)容,寫入本書,豐富學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),使學(xué)生所學(xué)知識具有前沿性、創(chuàng)新性和學(xué)術(shù)性,從而縮短了理論和實(shí)踐的距離。全書共分8章。 本書面向自動化、電氣工程及其自動化、探測制導(dǎo)與控制技術(shù)、測控技術(shù)與儀器、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化、船舶與海洋工程、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程以及相關(guān)專業(yè)本科生,適于作為開設(shè)"自動控制原理"課程的教材。在全面系統(tǒng)地介紹自動控制理論經(jīng)典部分的基本分析、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用基礎(chǔ)上,本書配備了多層次的自動控制系統(tǒng)工程實(shí)例。并以船舶航向控制系統(tǒng)、船舶橫搖減搖鰭控制系統(tǒng)、船載穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)、機(jī)械臂控制系統(tǒng)為主要研究對象貫穿全書。 本書的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: (1)內(nèi)容取材新穎,面向新工科,凸顯鮮明的船海工程特色。 以船舶航向控制系統(tǒng)為例探討了恒值控制系統(tǒng)的性能分析與設(shè)計(jì),以船舶橫搖減搖鰭控制系統(tǒng)為例闡述了控制系統(tǒng)的抗隨機(jī)干擾性能的分析與設(shè)計(jì),以船載穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)為例研究了隨機(jī)信號輸入下隨動系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì),面向新工科以機(jī)械臂控制系統(tǒng)為例闡述針對復(fù)雜系統(tǒng)的建模與分析設(shè)計(jì)問題。教材內(nèi)容新穎,特色鮮明。(2)層次化工程實(shí)例循序漸進(jìn),強(qiáng)化基本理論與工程實(shí)踐的聯(lián)系。 在對控制系統(tǒng)建模、分析與設(shè)計(jì)等基本理論進(jìn)行清晰闡釋的同時(shí),突出自動控制理論的工程背景,強(qiáng)化基本理論與工程實(shí)踐的聯(lián)系。每章配備兩個(gè)層次的實(shí)際工程實(shí)例。層次,常見控制系統(tǒng)的工程實(shí)例,夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ),引領(lǐng)學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的詳細(xì)過程;第二層次,船舶與海洋工程裝置系統(tǒng)的研究實(shí)例,探討了非典型輸人信號下復(fù)雜系統(tǒng)的建模、分析與設(shè)計(jì)等基本方法。(3)理論闡述深人淺出,邏輯性強(qiáng)。 加強(qiáng)了基本理論和基本概念的闡述,增加了通用性的內(nèi)容,理論闡述深入淺出,利用通俗易懂的敘述加深讀者對理論的理解:突出邏輯性,加強(qiáng)對線性系統(tǒng)時(shí)域分析法、根軌跡分析法以及頻域分析法之間聯(lián)系的論述,使學(xué)生形成對自動控制理論的整體認(rèn)識:完整地給出了勞斯穩(wěn)定判據(jù)和赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)的證明過程。(4)配備立體化的學(xué)生自學(xué)與自我反饋資源體系。 設(shè)計(jì)了基本例題、實(shí)際工程實(shí)例以及多層次不同用途的課后習(xí)題,力求由淺人深、循序漸進(jìn)和突出重點(diǎn),構(gòu)建出立體化的學(xué)生自學(xué)與自我反饋資源體系,同時(shí)給學(xué)生自學(xué)留有充分的空間,也為進(jìn)一步激發(fā)和調(diào)動學(xué)生的潛能和積極性創(chuàng)造了條件。配套習(xí)題集除了有傳統(tǒng)習(xí)題的解題過程外,還有以下特點(diǎn):解題思路,闡述習(xí)題的解題過程及其邏輯推理:解題過程,概念清晰、步驟完整、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、附圖齊全:把解題思路、解題過程串起來,做到融會貫通:給出教材課后習(xí)題的答案,在解題思路和解題過程上進(jìn)行精練分析和引導(dǎo),鞏固所學(xué),達(dá)到舉一反三的效果。
劉勝,男,博士生導(dǎo)師,1996年任哈爾濱工程大學(xué)教務(wù)處處長,2004年任自動化學(xué)院院長,2011年-2015年任自動化學(xué)院黨委書記,現(xiàn)任自動化學(xué)院自動化工程研究所所長,享受國務(wù)院政府特殊津貼。省教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人,教育部特色專業(yè)自動化專業(yè)負(fù)責(zé)人,教育部船舶控制工程工程研究中心主任。中國自動化學(xué)會理事,中國造船學(xué)會儀器儀表學(xué)委會副主任,國防科技工業(yè)511人才工程學(xué)術(shù)帶頭人,省教學(xué)團(tuán)隊(duì)自動控制理論與系統(tǒng)負(fù)責(zé)人,教育部船舶控制工程工程研究中心主任。黑龍江省教育工作者,黑龍江省高等學(xué)校教學(xué)名師,黑龍江省研究生導(dǎo)師,黑龍江省碩士學(xué)位論文指導(dǎo)教師,教育部卓越工程師培訓(xùn)計(jì)劃自動化專業(yè)負(fù)責(zé)人!豆枮I工程大學(xué)學(xué)報(bào)》副主任委員,《智能系統(tǒng)學(xué)報(bào)》編委,《電機(jī)與控制學(xué)報(bào)》編委。 指導(dǎo)博士研究生60余名,其中45名已畢業(yè),并獲工學(xué)博士學(xué)位;指導(dǎo)碩士研究生100余名,其中80余名已畢業(yè),并獲工學(xué)碩士學(xué)位;指導(dǎo)150余名本科生畢業(yè)論文并獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位。 主持并完成省部級科研項(xiàng)目和教改立項(xiàng)多項(xiàng),獲得省部級科技獎(jiǎng)8項(xiàng)。省部級教學(xué)成果獎(jiǎng)9項(xiàng),撰寫專著4部,發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇,獲得授權(quán)發(fā)明專利50余項(xiàng)。
緒論
1.1 自動控制系統(tǒng)基本原理
1.2 自動控制系統(tǒng)基本組成
1.3 反饋的含義及作用
1.4 自動控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例
1.5 自動控制系統(tǒng)類型
1.6 對自動控制系統(tǒng)的基本要求
1.7 控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
1.8 自動控制理論發(fā)展概況
習(xí)題1
2 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型概述
2.2 控制系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型
2.3 控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型
2.4 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和信號流圖
2.5 反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.6 控制系統(tǒng)建模實(shí)例
習(xí)題2
3 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法
3.1 系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的性能指標(biāo)
3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析
3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)城分析
3.4 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析
3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.6 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算
3.7 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析實(shí)例
習(xí)題3
4 線性系統(tǒng)的根軌跡法
4.1 根軌跡的基本概念
4.2 根軌跡的概略繪制
4.3 系統(tǒng)性能的根軌跡法分析
4.4 控制系統(tǒng)的根軌跡法分析實(shí)例
習(xí)題4
5 線性系統(tǒng)的頻域分析法
5.1 頻率特性
5.2 典型環(huán)節(jié)與開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性
5.3 頻率域穩(wěn)定性分析
5.4 閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)
5.5 控制系統(tǒng)的頻域分析實(shí)例
習(xí)題5
6 線性系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)
6.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正的基本問題
6.2 分析法校正
6.3 根軌跡法校正
6.4 綜合法校正
6.5 復(fù)合校正
6.6 控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)實(shí)例
習(xí)題6
7 非線性控制系統(tǒng)分析
7.1 非線性控制系統(tǒng)概述
7.2 描述函數(shù)法
7.3 相平面法
7.4 利用非線性特性改善控制系統(tǒng)性能
7.5 非線性控制系統(tǒng)分析實(shí)例
習(xí)題7
8 線性離散控制系統(tǒng)的分析與校正
8.1 引言
8.2 信號的采樣與保持
8.3 線性離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
8.4 線性離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
8.5 線性離散控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)
8.6 線性離散控制系統(tǒng)的數(shù)字校正
8.7 線性離散控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)實(shí)例
習(xí)題8
參老文獻(xiàn)