普通高等院!笆晃濉币(guī)劃教材:自動控制原理(中文版)
定 價:45 元
- 作者:陶鋼 ,陳復(fù)揚(yáng) 著
- 出版時間:2010/8/1
- ISBN:9787118070088
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP13
- 頁碼:472
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《自動控制原理(中文版)》一書,比較全面地闡述了自動控制的基本理論及應(yīng)用。全書共分9章,主要包括自動控制系統(tǒng)建模、時域分析法、根軌跡法、頻域分析法、離散系統(tǒng)分析、非線性系統(tǒng)分析、線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論。各章均含有MATLAB支持下對控制系統(tǒng)進(jìn)行計算機(jī)輔助分析與設(shè)計、典型習(xí)題及詳細(xì)解答、典型考研試題及詳細(xì)解答、課后習(xí)題.《自動控制原理(中文版)》為2009年“控制系統(tǒng)工程”國家雙語教學(xué)示范課程雙語教材中文版、2008年自動控制系列課程國家優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)主干教材、2003年國家精品課程“自動控制原理”精品教材。《自動控制原理(中文版)》可作為高等工業(yè)院校自動控制、工業(yè)自動化、電氣自動化、機(jī)械、動力、冶金、管理等專業(yè)的教材;亦可供從事自動控制類各專業(yè)工程技術(shù)人員以及對自動控制感興趣的讀者自學(xué)參考。
自動控制原理是控制科學(xué)與工程一級學(xué)科的重要理論基礎(chǔ),是高等學(xué)校自動化及相關(guān)專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)理論課程,也是控制學(xué)科全國碩士研究生入學(xué)考試專業(yè)基礎(chǔ)課必考科目。學(xué)好自動控制原理,對掌握自動化技術(shù)以及在自動化領(lǐng)域繼續(xù)深造有著重要作用。
本書共分9章,第1章-第7章為古典控制理論,第8章、第9章為現(xiàn)代控制理論。第1章給出自動控制的基本概念;第2章介紹自動控制系統(tǒng)建模;第3章-第5章介紹線性連續(xù)系統(tǒng)的三大分析方法(時域分析法、根軌跡法、頻率響應(yīng)法);第6章闡述線性離散系統(tǒng)的分析法;第7章介紹非線性系統(tǒng)分析法;第8章闡述線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析方法;第9章介紹動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制方法。
本書全部編委均講授“自動控制原理”、“控制系統(tǒng)工程”課程多年,教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富,其中三分之一的編委有在英國、美國、法國、新加坡、香港求學(xué)或工作的經(jīng)歷。2009年,本書列選為“‘控制系統(tǒng)工程’國家雙語教學(xué)示范課程雙語教材的中文版”。本書按照教學(xué)大綱的要求編寫,突出了基礎(chǔ)性、先進(jìn)性、國際性、易讀性,以工程應(yīng)用為背景,全面闡述自動控制的基本理論、基本概念和基本方法,并配有大量的典型習(xí)題、考研試題、課后習(xí)題。
第1章 自動控制的一般概念
1.1 引言
1.2 自動控制簡史
1.3 自動控制系統(tǒng)的基本概念
1.3.1 自動控制系統(tǒng)
1.3.2 控制方式的分類
1.3.3 開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較
1.4 自動控制系統(tǒng)的分類及組成
1.4.1 自動控制系統(tǒng)的分類
L4.2 自動控制系統(tǒng)的組成
1.5 對控制系統(tǒng)的性能要求
1.5.1 自動控制系統(tǒng)的性能要求
1.5.2 自動控制系統(tǒng)的典型外作用
本章小結(jié)
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
2.1 引言
2.2 控制系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型
2.2.1 控制系統(tǒng)的微分方程
2.2.2 控制系統(tǒng)的線性近似
2.3 拉普拉斯變換
2.3.1 拉普拉斯變換的定義
2.3.2 拉普拉斯變換的常用定理
2.3.3 拉普拉斯反變換
2.3.4.微分方程的求解
2.4 控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型
2.4.1 傳遞函數(shù)
2.4.2 傳遞函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)對輸出的影響
2.4.3 典型元部件的傳遞函數(shù)
2.5 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與信號流圖
2.5.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
2.5.2 控制系統(tǒng)的信號流圖
2.5.3 閉環(huán)系統(tǒng)的常用傳遞函數(shù)
2.6 控制系統(tǒng)建模的應(yīng)用研究
2.6.1 數(shù)學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)測定
2.6.2 利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)建模
2.7 控制系統(tǒng)建模的設(shè)計實(shí)例
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
第3章 線性系統(tǒng)的時域分析法
3.1 引言
3.2 線性系統(tǒng)的時域性能指標(biāo)
3.2.1 典型輸入信號
3.2.2 動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能
3.3 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.3.1 穩(wěn)定性的基本概念
3.3.2 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件
3.3.3 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
3.3.4 勞斯穩(wěn)定判據(jù)的特殊情況
3.3.5 勞斯穩(wěn)定判據(jù)的應(yīng)用
3.4 線性系統(tǒng)的快速性分析
3.4.1 一階系統(tǒng)的時域分析
3.4.2 二階系統(tǒng)的時域分析
3.4.3 高階系統(tǒng)的時域分析
3.5 線性系統(tǒng)的準(zhǔn)確性分析
3.5.1 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計算
3.5.2 減小和消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法
3.6 線性系統(tǒng)的時域法校正
3.6.1 比例-微分環(huán)節(jié)(PD)校正
3.6.2 比例-積分環(huán)節(jié)(PI)校正
3.6.3 比例-積分-微分環(huán)節(jié)(PD)校正
3.7 線性系統(tǒng)時域法的應(yīng)用
3.7.1 利用MATLAB研究時域法
3.7.2 時域分析法的設(shè)計實(shí)例
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法
4.1 引言
4.2 根軌跡法的基本概念
4.2.1 閉環(huán)零、極點(diǎn)與開環(huán)零、極點(diǎn)妁關(guān)系
4.2.2 根軌跡方程
4.3 根軌跡繪制的基本法則
4.3.1 繪制根軌跡的基本法則
4.3.2 閉環(huán)極點(diǎn)的確定
4.4 廣義根軌跡
4.4.1 參數(shù)根軌跡
4.4.2 零度根軌跡
4.5 線性系統(tǒng)的控制性能分析
4.5.1 閉環(huán)零、極點(diǎn)分布與階躍響應(yīng)的定性分析
4.5.2 主導(dǎo)極點(diǎn)與偶極子的概念
4.5.3 用主導(dǎo)極點(diǎn)估算系統(tǒng)的性能
4.6 線性系統(tǒng)的根軌跡法校正
4.6.1 超前校正
4.6.2 滯后校正
4.6.3 超前一滯后校正
4.7 線性系統(tǒng)根軌跡法的應(yīng)用
4.7.1 利用MAT,LAB研究根軌跡法
4.7.2 根軌跡法的設(shè)計實(shí)例
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析法
5.1 引言
5.2 頻率特性
5.2.1 頻率特性的基本概念
5.2.2 頻率特性的幾何表示方法
5.3 開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性
5.3.1 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5.3.2 開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性
5.4 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.4.1 頻率域穩(wěn)定判據(jù)
5.4.2 穩(wěn)定裕度
5.5 閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)
5.5.1 控制系統(tǒng)的帶寬
5.5.2 閉環(huán)系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)和時域指標(biāo)的轉(zhuǎn)換
5.5.3 閉環(huán)頻率特性
5.6 線性系統(tǒng)的頻域法校正
5.6 ,1串聯(lián)超前校正
5.6.2 串聯(lián)滯后校正
5.6.3 串聯(lián)滯后一超前校正
5.7 線性系統(tǒng)頻域法的應(yīng)用
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
第6章 線性離散系統(tǒng)的分析
6.1 引言
6.2 離散控制系統(tǒng)的基本概念
6.2.1 離散控制系統(tǒng)的應(yīng)用
6.2.2 離散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
6.2.3 離散控制系統(tǒng)的研究方法
6.3 信號的采樣和保持
6.3.1 采樣過程
6.3.2 采樣過程的數(shù)學(xué)描述
6.3.3 采樣定理
6.3.4 零階保持器
6.4 Z變換理論
6.4.1 Z變換的定義
6.4.2 Z變換的求法
6.4.3 Z變換的基本定理
6.4.4 Z反變換
6.5 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
6.5.1 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)定義
6.5.2 線性常系數(shù)差分方程及其解法
6.5.3 脈沖傳遞函數(shù)
6.6 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
6.6.1 離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件
6.6.2 勞斯穩(wěn)定判據(jù)
6.6.3 朱利穩(wěn)定判據(jù)
6.6.4 采樣周期與開環(huán)增益對穩(wěn)定性的影響
6.6.5 離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
6.7 離散系統(tǒng)的動態(tài)性能分析
6.7.1 離散控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)及性能指標(biāo)
6.7.2 閉環(huán)極點(diǎn)的分布與動態(tài)性能的關(guān)系
6.8 離散系統(tǒng)的數(shù)字校正
6.8.1 校正方式
6.8.2 數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)
6.8.3 最少拍系統(tǒng)及設(shè)計
6.8.4 最少拍無紋波系統(tǒng)設(shè)計
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
第7章 非線性控制系統(tǒng)分析
7.1 引言
7.2 非線性控制系統(tǒng)概述
7.2.1 非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)
7.2.2 非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法
7.3 常見非線性特性及其對系統(tǒng)性能的影響
7.4 相平面法
7.4.1 相平面的基本概念
7.4.2 相軌跡的繪制方法
7.4.3 線性系統(tǒng)的相軌跡
7.4.4 奇點(diǎn)和奇線
7.4.5 非線性系統(tǒng)的相平面分析
7.5 描述函數(shù)法
7.5.1 描述函數(shù)的基本概念
7.5.2 典型非線性特性描述函數(shù)
7.5.3 非線性系統(tǒng)的簡化
7.5.4 描述函數(shù)法進(jìn)行非線性系統(tǒng)分析
7.6 非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計實(shí)例
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
第8章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合
8.1 引言
8.2 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
8.2.1 狀態(tài)與狀態(tài)變量
8.2.2 狀態(tài)空間表達(dá)式
8.2.3 狀態(tài)空間表達(dá)式的建立方法
8.2.4 線性連續(xù)時不變系統(tǒng)狀態(tài)方租的解
8.2.5 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣
8.2.6 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的線性變換
8.2.7 線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
8.3 線性系統(tǒng)的能控性和能觀性
8.3.1 線性連續(xù)系統(tǒng)的能控性
8.3.2 輸出能控性
8.3.3 線性連續(xù)系統(tǒng)的能觀性
8.3.4 狀態(tài)空間表達(dá)式的能控和能觀標(biāo)準(zhǔn)型轉(zhuǎn)化
8.3.5 線性定常系統(tǒng)的規(guī)范分解
8.3.6 離散系統(tǒng)的能控性和能觀性
8.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
8.4.1 李雅普諾夫意義下的穩(wěn)定性
8.4.2 李雅普諾夫第一法(間接法)
8.4.3 李雅普諾夫第二法(直接法)
8.4.4 李雅普諾夫第二法在線性定常系統(tǒng)中的應(yīng)用
8.5 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)綜合
8.5.1 兩種常用反饋控制結(jié)構(gòu)
8.5.2 反饋結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)性能的影響
8.5.3 系統(tǒng)的極點(diǎn)配置
8.5.4 全維狀態(tài)觀測器
8.5.5 分離特性
8.6 狀態(tài)空間分析法的設(shè)計實(shí)例
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
第9章 最優(yōu)控制理論基礎(chǔ)
9.1 引言
9.2 最優(yōu)控制問題導(dǎo)論
9.3 最優(yōu)控制中的變分法
9.3.1 微積分基礎(chǔ)
9.3.2 泛函與變分法基本概念
9.3.3 泛函極值問題與歐拉方程
9.3.4 條件泛函極值與動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題
9.4 極小值原理及其應(yīng)用
9.4.1 經(jīng)典變分法的局限
9.4.2 連續(xù)系統(tǒng)的極小值原理
9.4.3 極小值原理的應(yīng)用
9.5 線性二次型最優(yōu)控制問題
9.5.1 線性二次型問題
9.5.2 線性系統(tǒng)狀態(tài)調(diào)節(jié)器問題
9.5.3 倒立擺的最優(yōu)控制問題
9.6 動態(tài)規(guī)劃
9.6.1 動態(tài)規(guī)劃基本思想
9.6.2 動態(tài)規(guī)劃法求解離散最優(yōu)控制問題
本章小結(jié)
本章習(xí)題輔導(dǎo)
各章課后練習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)
工程技術(shù)是通過理解并控制自然而造福人類的?刂葡到y(tǒng)工程師通過理解和控制他們周邊環(huán)境的一部分,即所謂的系統(tǒng),為社會提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的產(chǎn)品。理解和控制,這種雙重目標(biāo)是相輔相成的,因?yàn)閷ο到y(tǒng)的有效控制需要對系統(tǒng)的理解和建模。不過,控制工程也常常不得不考慮對尚未充分理解的系統(tǒng)實(shí)施控制,如對化工過程的控制?刂乒こ處煯(dāng)前面臨的挑戰(zhàn),是對諸如交通管制系統(tǒng)、化工過程、機(jī)器人系統(tǒng)等復(fù)雜的、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的現(xiàn)代系統(tǒng)進(jìn)行建模和控制。所幸的是,工程師已能對許多感興趣的實(shí)用工業(yè)自動化系統(tǒng)實(shí)施控制。或許控制工程最顯著的特征就是對各類機(jī)器、工業(yè)生產(chǎn)過程及經(jīng)濟(jì)活動過程等實(shí)施控制,以直接造福于社會。控制工程以反饋理論和線性系統(tǒng)理論為基礎(chǔ),并綜合應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)理論和通信理論的有關(guān)概念。因此,控制工程并不局限于任一單個工程學(xué)科,而是在航空工程、化工工程、機(jī)械工程、環(huán)境工程、土木工程、電氣工程等工程學(xué)科中都有同樣廣泛的應(yīng)用。例如,一個控制系統(tǒng)通常會包括電子、機(jī)械和化工部件。另外,隨著對商業(yè)、社會和政治系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律的進(jìn)一步認(rèn)識,人類對它們的控制能力也將逐步增強(qiáng)。