自動(dòng)控制原理(孫優(yōu)賢)(第二版)
定 價(jià):89 元
- 作者:孫優(yōu)賢、王慧、宋春躍 等 編著
- 出版時(shí)間:2023/6/1
- ISBN:9787122425249
- 出 版 社:化學(xué)工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP13
- 頁(yè)碼:381
- 紙張:
- 版次:02
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《自動(dòng)控制原理》(第二版)共分九章。第一章概述自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念以及發(fā)展的歷程;第二章較為全面地描述控制系統(tǒng)各單元的微分方程、傳遞函數(shù)、方塊圖、狀態(tài)空間等形式不一的數(shù)學(xué)模型和模型之間的關(guān)系;第三章討論如何獲取控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和時(shí)域性能指標(biāo),著重分析二階系統(tǒng)的特點(diǎn);第四章說(shuō)明系統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差;第五章與第六章分別給出根軌跡與頻率特性兩種圖解分析方法;第七章則將連續(xù)時(shí)間控制系統(tǒng)分析與綜合的方法推廣應(yīng)用到線性離散時(shí)間控制系統(tǒng);第八章闡述基于狀態(tài)空間模型的線性系統(tǒng)理論基礎(chǔ);第九章簡(jiǎn)單介紹非線性系統(tǒng)的基本概念、相平面分析法與描述函數(shù)法的基本知識(shí)。
本書(shū)立足自動(dòng)控制的基礎(chǔ)理論與概念,注意到知識(shí)的完整性與系統(tǒng)性。因此,不僅可作為自動(dòng)化類、電氣類、電子信息類相關(guān)專業(yè)本科生、研究生相應(yīng)課程的教材,而且還可以作為廣大從事自動(dòng)控制人員教學(xué)、科研的參考書(shū)。
孫優(yōu)賢,浙江大學(xué)控制系,教授、院士,從1965年起,孫優(yōu)賢院士長(zhǎng)期工作在教學(xué)科研一線,曾長(zhǎng)期擔(dān)任“自動(dòng)控制原理”、“控制工程”及“線性系統(tǒng)理論”等本科生及研究生課程的主講教師,培養(yǎng)了一大批自動(dòng)化人才。目前參與編著本書(shū)的幾位作者,都是目前活躍在教學(xué)一線的浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程系的教授與副教授,近十年來(lái)承擔(dān)了對(duì)浙江大學(xué)本科三年級(jí)學(xué)生及浙大寧波理工學(xué)院的三年級(jí)學(xué)生的授課任務(wù),具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),近五年總授課上千學(xué)時(shí)。
從教幾十年來(lái),孫優(yōu)賢院士已經(jīng)培養(yǎng)了一大批自動(dòng)化專門(mén)人才。除了教學(xué)以外,他長(zhǎng)期以來(lái)主要從事復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的建模、控制與優(yōu)化的研究工作。近年來(lái)承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的建模、控制與優(yōu)化”;負(fù)責(zé)國(guó)家計(jì)委的211工程建設(shè)項(xiàng)目“綜合自動(dòng)化系統(tǒng)理論與方法”;負(fù)責(zé)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科(控制理論與控制工程)建設(shè)項(xiàng)目“復(fù)雜工程系統(tǒng)的建模、控制與優(yōu)化”等等。曾獲省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3次,二等獎(jiǎng)6次,三等獎(jiǎng)多次,國(guó)家科技進(jìn)步三等、二等獎(jiǎng)各1次。
另外,孫優(yōu)賢院士是2000年全國(guó)優(yōu)秀博士論文導(dǎo)師,1993年被評(píng)為“全國(guó)教育系統(tǒng)勞動(dòng)模范”,1997年被評(píng)為“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”,是浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科的學(xué)科帶頭人。
第一章概述
第一節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念001
第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式003
一、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)003
二、閉環(huán)控制系統(tǒng)004
三、開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較005
第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類007
一、按控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類007
二、按系統(tǒng)給定信號(hào)的特征分類007
三、按系統(tǒng)傳輸信號(hào)的性質(zhì)分類008
四、按系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的數(shù)量分類008
五、按系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述分類009
六、按系統(tǒng)的參數(shù)是否隨時(shí)間變化分類009
第四節(jié)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求010
一、穩(wěn)定性010
二、瞬態(tài)性能010
三、穩(wěn)態(tài)誤差010
第五節(jié)自動(dòng)控制理論的發(fā)展概況011
一、早期的自動(dòng)控制系統(tǒng)011
二、經(jīng)典控制理論011
三、現(xiàn)代控制理論012
四、大系統(tǒng)控制理論與智能控制理論012
第六節(jié)本書(shū)的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)體系013
習(xí)題一013
第二章連續(xù)時(shí)間控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
第一節(jié)列寫(xiě)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的微分方程016
一、幾個(gè)典型的例子016
二、微分方程模型及相似系統(tǒng)022
三、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模舉例024
第二節(jié)狀態(tài)及狀態(tài)空間模型027
一、狀態(tài)空間的基本概念027
二、狀態(tài)空間模型的建立028
三、關(guān)于狀態(tài)空間模型的說(shuō)明034
第三節(jié)特殊環(huán)節(jié)的建模及處理035
一、純滯后035
二、分布參數(shù)036
三、積分037
四、高階038
五、非線性環(huán)節(jié)的線性化處理039
第四節(jié)控制系統(tǒng)中其他環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型041
一、控制器的數(shù)學(xué)模型042
二、測(cè)量元件的數(shù)學(xué)模型043
三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型044
第五節(jié)傳遞函數(shù)與方塊圖045
一、基本概念045
二、關(guān)于傳遞函數(shù)的討論046
三、系統(tǒng)方塊圖048
第六節(jié)信號(hào)流圖與梅遜公式057
一、信號(hào)流圖的基本構(gòu)成058
二、信號(hào)流圖的繪制058
三、梅遜增益公式059
第七節(jié)各種數(shù)學(xué)模型間的關(guān)系061
一、由微分方程轉(zhuǎn)換為狀態(tài)方程061
二、由狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)064
三、狀態(tài)變換和狀態(tài)變換中特征值的不變性065
四、由傳遞函數(shù)求狀態(tài)空間表達(dá)式067
五、由方塊圖求系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式071
本章小結(jié)072
習(xí)題二072
第三章連續(xù)時(shí)間控制系統(tǒng)的時(shí)域分析
第一節(jié)概述079
一、概述079
二、典型輸入信號(hào)079
第二節(jié)微分方程的經(jīng)典求解方法081
一、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)求解081
二、微分方程的暫態(tài)響應(yīng)求解083
三、暫態(tài)響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)085
第三節(jié)微分方程的拉氏變換求解方法085
第四節(jié)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)及時(shí)域分析088
一、控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)088
二、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析091
第五節(jié)高階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)099
一、高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)099
二、高階系統(tǒng)的閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)100
第六節(jié)常規(guī)控制器及其對(duì)系統(tǒng)的影響101
一、常規(guī)控制器的控制規(guī)律101
二、控制器參數(shù)對(duì)控制過(guò)程的影響103
三、測(cè)量滯后對(duì)控制過(guò)程的影響105
第七節(jié)狀態(tài)方程的求解與分析105
一、線性定常齊次狀態(tài)方程的解106
二、狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣107
三、線性定常狀態(tài)方程的解111
四、狀態(tài)空間模型下的系統(tǒng)輸出響應(yīng)113
第八節(jié)被控對(duì)象的實(shí)驗(yàn)建模114
一、常用的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法115
二、輸入測(cè)試信號(hào)115
三、實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的處理116
本章小結(jié)118
習(xí)題三118
第四章連續(xù)時(shí)間控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差
第一節(jié)勞斯穩(wěn)定判據(jù)123
一、穩(wěn)定性123
二、勞斯判據(jù)124
三、勞斯判據(jù)的應(yīng)用129
四、赫爾維茨判據(jù)130
第二節(jié)反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差131
一、穩(wěn)態(tài)誤差131
二、反饋控制系統(tǒng)的“型”132
三、穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)136
第三節(jié)等效單位負(fù)反饋系統(tǒng)140
本章小結(jié)140
習(xí)題四141
第五章根軌跡分析法
第一節(jié)概述143
一、根軌跡概念143
二、閉環(huán)零、極點(diǎn)和開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)之間的關(guān)系145
三、根軌跡方程146
第二節(jié)根軌跡的繪制方法147
第三節(jié)廣義根軌跡159
一、參數(shù)根軌跡160
二、零度根軌跡161
三、純滯后系統(tǒng)的根軌跡163
第四節(jié)基于根軌跡的系統(tǒng)性能分析166
一、開(kāi)環(huán)極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響166
二、開(kāi)環(huán)零點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響168
三、增益K的選取169
第五節(jié)基于根軌跡的系統(tǒng)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)170
一、超前補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)170
二、滯后補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)173
三、PID控制器的設(shè)計(jì)174
本章小結(jié)175
習(xí)題五175
第六章頻率特性分析法
第一節(jié)概述179
第二節(jié)頻率特性及其圖示法181
一、頻率特性的定義181
二、頻率特性的圖示法182
第三節(jié)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)分解和頻率特性曲線的繪制183
一、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)分解183
二、典型環(huán)節(jié)的幅相曲線繪制184
三、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)幅相曲線繪制188
四、典型環(huán)節(jié)Bode圖的繪制195
五、開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線繪制199
六、由頻域?qū)嶒?yàn)確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)203
第四節(jié)奈奎斯特(Nyquist)穩(wěn)定性判據(jù)205
一、Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)205
二、Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)的應(yīng)用210
三、穩(wěn)定裕度212
第五節(jié)基于頻率響應(yīng)的補(bǔ)償器設(shè)計(jì)215
一、頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)的關(guān)系215
二、超前補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)217
三、滯后補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)220
本章小結(jié)223
習(xí)題六223
第七章線性離散時(shí)間控制系統(tǒng)分析與綜合
第一節(jié)采樣過(guò)程與采樣定理227
一、采樣過(guò)程的數(shù)學(xué)描述227
二、采樣信號(hào)的頻譜分析229
三、采樣定理230
四、采樣信號(hào)的復(fù)現(xiàn)230
第二節(jié)Z變換基礎(chǔ)232
一、Z變換232
二、Z變換的幾個(gè)性質(zhì)234
三、Z反變換234
四、改進(jìn)Z變換236
五、Z變換的局限性239
第三節(jié)線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述及求解239
一、差分方程及其求解239
二、脈沖傳遞函數(shù)241
三、離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型249
第四節(jié)離散系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)259
一、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性259
二、基于z域的分析與設(shè)計(jì)265
三、基于頻率特性的分析與設(shè)計(jì)269
第五節(jié)數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介270
一、基于連續(xù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)270
二、基于離散系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)272
第六節(jié)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介276
本章小結(jié)277
習(xí)題七277
第八章線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法
第一節(jié)線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能控性和能觀性283
一、直觀理解283
二、能控性定義和能觀性定義285
三、能控性判別286
四、能觀性判別292
五、對(duì)偶原理294
第二節(jié)線性定常連續(xù)系統(tǒng)的線性變換與結(jié)構(gòu)分解295
一、非奇異線性變換295
二、狀態(tài)空間的幾種標(biāo)準(zhǔn)型式296
三、結(jié)構(gòu)分解298
四、狀態(tài)空間描述與傳遞函數(shù)描述的關(guān)系303
第三節(jié)線性定常連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制305
一、狀態(tài)反饋控制的基本概念305
二、閉環(huán)線性系統(tǒng)的能控性與能觀性306
三、狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置307
四、狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定314
第四節(jié)最優(yōu)控制316
一、最優(yōu)控制概述316
二、線性系統(tǒng)二次型最優(yōu)控制問(wèn)題317
三、狀態(tài)調(diào)節(jié)器319
第五節(jié)線性定常連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)器321
一、狀態(tài)觀測(cè)器321
二、降維狀態(tài)觀測(cè)器324
三、狀態(tài)觀測(cè)反饋系統(tǒng)(分離定理)326
第六節(jié)線性定常離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析法328
一、離散系統(tǒng)的能控性328
二、離散系統(tǒng)的能觀性329
三、連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)與區(qū)別330
四、連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)離散化后的能控性與能觀性331
第七節(jié)內(nèi)模控制器設(shè)計(jì)332
本章小結(jié)334
習(xí)題八334
第九章非線性系統(tǒng)分析
第一節(jié)控制系統(tǒng)中的典型非線性特性339
一、典型非線性特性339
二、非線性控制系統(tǒng)的特殊性341
三、非線性控制系統(tǒng)的分析方法341
第二節(jié)相平面法342
一、相平面的基本概念342
二、相軌跡的性質(zhì)343
三、相軌跡的繪制343
四、二階線性系統(tǒng)的相軌跡345
五、非線性系統(tǒng)的相軌跡347
六、由相軌跡求時(shí)間解347
七、相平面分析348
第三節(jié)描述函數(shù)法352
一、描述函數(shù)的概念352
二、典型非線性特性的描述函數(shù)353
三、描述函數(shù)分析法357
第四節(jié)李雅普諾夫穩(wěn)定性分析363
一、自治系統(tǒng)及其平衡狀態(tài)363
二、李雅普諾夫穩(wěn)定性定義364
三、李雅普諾夫穩(wěn)定性的間接判別法366
四、李雅普諾夫穩(wěn)定性的直接判別法368
五、線性連續(xù)定常系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析371
六、離散系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析373
本章小結(jié)374
習(xí)題九374
附錄拉普拉斯變換
參考文獻(xiàn)