定 價:49.8 元
叢書名:“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材
- 作者:劉丁主編
- 出版時間:2016/8/1
- ISBN:9787111534488
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP13
- 頁碼:413
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開本:16K
本書依據(jù)高等院校本科自動控制理論課程的教學(xué)要求,從注重理論基礎(chǔ)與基本概念,拓寬專業(yè)面的目的出發(fā),結(jié)合自動化專業(yè)及其他相近專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)特點,比較全面地闡述了經(jīng)典控制理論的基本內(nèi)容。全書共分八章,包括經(jīng)典控制理論的線性定常系統(tǒng)理論(自動控制理論的基本概念與數(shù)學(xué)模型,時域分析法,根軌跡法和頻率響應(yīng)法等),非線性控制理論基礎(chǔ)和采樣控制系統(tǒng)理論等。教材編寫力求從自動控制的基本原理和概念出發(fā),突出重點,淡化繁冗的理論推導(dǎo),注重理論與實際的結(jié)合。為了便于讀者自學(xué)和更好的掌握本課程的基本理論和學(xué)習(xí)方法,鍛煉和培養(yǎng)分析、綜合以及解決實際問題的能力,各章均備有例題和習(xí)題。在主要章節(jié)中安排了基于MATLAB軟件的系統(tǒng)分析和設(shè)計實例,以適應(yīng)計算機輔助教學(xué)的要求。每章末給出小結(jié),供讀者學(xué)習(xí)、歸納之用。
前言
自動控制理論作為一門科學(xué),自它誕生之日起就顯示出了強大的生命力。在人類社會進(jìn)步和生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的各個階段,自動控制理論都發(fā)揮著重要的作用。同時,科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,為自動控制理論的廣泛應(yīng)用提供了更加完備和有效的技術(shù)手段,使自動控制理論不斷展現(xiàn)出新的活力和生機。在國家實施以信息化帶動工業(yè)化,走新型工業(yè)化道路的戰(zhàn)略,實現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的過程中,以自動控制理論為理論指導(dǎo)的自動化技術(shù)無疑將起著重要的橋梁和紐帶作用。
本書介紹的經(jīng)典控制理論是整個自動控制理論的基礎(chǔ),也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究其他控制理論的“先行課程”。本書共分八章,第一章深入淺出地介紹了自動控制理論的發(fā)展簡史和自動控制系統(tǒng)的一般概念。第二章介紹了自動控制系統(tǒng)的一般表示方法和數(shù)學(xué)模型。第三章至第五章分別詳細(xì)介紹了經(jīng)典控制理論中的三種常用的分析方法即時域分析法、根軌跡法和頻率法,并對各種分析方法的基本概念、基本原理及其應(yīng)用都做了較為全面的闡述。第六章介紹了控制系統(tǒng)的校正。第七章論述了非線性控制系統(tǒng)理論基礎(chǔ),分別主要介紹了描述函數(shù)分析法和相平面分析法。第八章介紹了采樣控制系統(tǒng)的基本理論和分析、設(shè)計方法。完成本書的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)安排60~80課內(nèi)學(xué)時,教師可根據(jù)不同情況在教學(xué)過程中對其講授的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。
編者從事自動控制理論課程的教學(xué)工作多年,在不斷總結(jié)心得經(jīng)驗、充實內(nèi)容、提高水平的基礎(chǔ)上,于2006年編寫出版了本書并已印刷多次。為了適應(yīng)我國高等教育改革發(fā)展的要求和社會、經(jīng)濟發(fā)展對人才的不同需求,我們從擴大讀者知識面,適時更新教學(xué)內(nèi)容,拓寬專業(yè)口徑和注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的目標(biāo)出發(fā),在保持特色的基礎(chǔ)上對原書進(jìn)行了修訂。新版教材中強調(diào)對基本概念的建立與理解,注重理論與實際結(jié)合,盡量簡化繁冗的理論推導(dǎo),在內(nèi)容組織和編排上適當(dāng)增加了來自于工程實際的案例和例題,力求做到深入淺出,融會貫通,幫助讀者能夠更好掌握本書的主要內(nèi)容和相關(guān)課程的知識點,培養(yǎng)科學(xué)思維方法和創(chuàng)新能力,具備在實際中分析問題和解決問題的能力。在主要章節(jié)均安排了基于MATLAB軟件的系統(tǒng)分析和設(shè)計實現(xiàn)方面的內(nèi)容,便于讀者自學(xué),書中附有一定數(shù)量的典型例題解析和習(xí)題,并有小結(jié)。
本書由劉丁教授主編,辛菁、季瑞瑞、李敏遠(yuǎn)、任海鵬等參與編寫了部分章節(jié),吳亞麗、謝國為本書選編了部分習(xí)題、MATLAB系統(tǒng)分析和設(shè)計實例,并繪制了書中的插圖。
本書由西安交通大學(xué)萬百五教授擔(dān)任主審。審者對本書提出了許多寶貴的修改意見,編者在此表示誠摯的感謝。
由于編者水平有限,書中難免存在錯誤和不妥之處,懇請廣大讀者批評指正,以便進(jìn)一步修訂和完善。
編者
序
前言
第一章自動控制理論的一般概念1
第一節(jié)自動控制發(fā)展簡史與主要任務(wù)1
第二節(jié)自動控制的基本方式3
第三節(jié)典型控制系統(tǒng)舉例7
第四節(jié)對于自動控制系統(tǒng)的要求12
小結(jié)13
習(xí)題14
第二章控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型16
第一節(jié)建立數(shù)學(xué)模型的一般方法16
第二節(jié)非線性微分方程的線性化22
第三節(jié)用拉普拉斯變換求解線性
微分方程24
第四節(jié)傳遞函數(shù)29
第五節(jié)典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)31
第六節(jié)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換35
第七節(jié)信號流圖及梅遜公式42
第八節(jié)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)46
第九節(jié)線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述49
第十節(jié)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的延遲
與建模54
第十一節(jié)基于MATLAB的拉普拉斯變換
及系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換實現(xiàn)56
小結(jié)60
典型例題解析60
習(xí)題63
第三章時域分析法69
第一節(jié)典型輸入信號與時域性能
指標(biāo)69
第二節(jié)一階系統(tǒng)分析72
第三節(jié)二階系統(tǒng)分析76
第四節(jié)高階系統(tǒng)分析87
第五節(jié)穩(wěn)定性與勞斯判據(jù)89
第六節(jié)穩(wěn)態(tài)誤差分析97
第七節(jié)基于MATLAB的控制系統(tǒng)
時域分析107
小結(jié)111
典型例題解析111
習(xí)題116
第四章根軌跡法121
第一節(jié)根軌跡與根軌跡方程121
第二節(jié)繪制根軌跡的基本法則123
第三節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)零、極點分布與
階躍響應(yīng)的關(guān)系136
第四節(jié)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的
根軌跡分析140
第五節(jié)開環(huán)極點和零點的變化對系統(tǒng)性能
的影響146
第六節(jié)特殊根軌跡150
第七節(jié)基于MATLAB的控制系統(tǒng)
根軌跡分析159
小結(jié)166
典型例題解析167
習(xí)題170
第五章頻率法174
第一節(jié)頻率特性的概念174
第二節(jié)典型環(huán)節(jié)的頻率特性179
第三節(jié)開環(huán)系統(tǒng)對數(shù)頻率
特性圖的繪制189
第四節(jié)控制系統(tǒng)的頻域穩(wěn)定判據(jù)194
第五節(jié)穩(wěn)定裕量204
第六節(jié)開環(huán)頻率特性與閉環(huán)
系統(tǒng)性能的關(guān)系208
第七節(jié)閉環(huán)頻率特性212
第八節(jié)傳遞函數(shù)的實驗確定法219
第九節(jié)基于MATLAB的控制
系統(tǒng)頻域分析222
小結(jié)231
典型例題解析232
習(xí)題237
第六章控制系統(tǒng)的校正242
第一節(jié)引言242
第二節(jié)基于頻率法的串聯(lián)校正243
第三節(jié)基于根軌跡法的串聯(lián)校正259
第四節(jié)PID校正267
第五節(jié)反饋校正274
第六節(jié)復(fù)合校正283
第七節(jié)基于MATLAB的控制系統(tǒng)
校正285
小結(jié)295
典型例題解析295
習(xí)題297
第七章非線性系統(tǒng)的分析300
第一節(jié)非線性特性對系統(tǒng)的影響300
第二節(jié)描述函數(shù)的基本概念306
第三節(jié)典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)307
第四節(jié)用描述函數(shù)法研究非線性
系統(tǒng)311
第五節(jié)相平面的基本概念317
第六節(jié)線性控制系統(tǒng)的相平面分析320
第七節(jié)非線性系統(tǒng)的相平面分析327
第八節(jié)利用Simulink求解非線性
系統(tǒng)的時域響應(yīng)332
小結(jié)333
典型例題解析334
習(xí)題337
第八章采樣控制系統(tǒng)的分析
與設(shè)計342
第一節(jié)采樣過程和采樣定理343
第二節(jié)信號復(fù)現(xiàn)與信號保持器347
第三節(jié)z變換和z反變換350
第四節(jié)脈沖傳遞函數(shù)361
第五節(jié)采樣系統(tǒng)的分析371
第六節(jié)最少拍采樣系統(tǒng)的校正382
第七節(jié)基于MATLAB的采樣控制
系統(tǒng)分析386
小結(jié)390
典型例題解析391
習(xí)題393
習(xí)題參考答案397
參考文獻(xiàn)414