自动控制原理教程

自动控制原理教程

陈丽兰, 主编

出版社:电子工业出版社

年代:2010

定价:32.0

书籍简介:

本书介绍了控制系统的数学模型、时域分析、根轨迹法、频率响应法,控制系统的校正方法、非线性控制系统分析和采样控制系统分析等内容。为了能够使学生更有效地进行控制理论的学习和应用,本书在各章中都加入了基于MATLAB的计算机辅助分析和设计的内容。

书籍目录:

第1章绪论(1)

1.1自动控制理论及应用(1)

1.2自动控制理论的基本内容(1)

1.3自动控制系统的分类(2)

1.3.1按信号传递路径分类(2)

1.3.2按控制作用的特点分类(3)

1.3.3控制系统的其他类型(4)

1.4自动控制系统的基本组成(4)

1.5自动控制系统的基本要求(5)

1.6自动控制系统的分析和设计工具(6)

1.7控制系统实例(7)

小结(9)

习题1(9)

第2章控制系统的数学模型(12)

2.1控制系统的微分方程(12)

2.1.1列写控制系统微分方程的步骤(12)

2.1.2实例(12)

2.1.3线性定常微分方程的求解(14)

2.2控制系统的传递函数(15)

2.2.1传递函数(15)

2.2.2典型环节的传递函数(16)

2.2.3控制系统的传递函数(19)

2.3控制系统的动态结构图(20)

2.3.1动态结构图的概念和组成(20)

2.3.2几个基本概念及术语(20)

2.3.3动态结构图的绘制(22)

2.3.4动态结构图的化简(23)

2.4信号流图(26)

2.4.1信号流图的组成要素及其术语(26)

2.4.2信号流图的代数运算(27)

2.4.3信号流图的绘制(28)

2.4.4信号流图的梅逊公式(30)

2.5在MATLAB中系统数学模型的表示(31)

2.5.1传递函数模型(31)

2.5.2零、极点(ZPK)模型(32)

2.5.3控制系统数学模型之间的转换(33)

2.5.4系统的连接(34)

小结(36)

习题2(36)

第3章控制系统的时域分析(40)

3.1稳定性和代数稳定判据(40)

3.1.1稳定性的概念(40)

3.1.2线性系统稳定的充要条件(41)

3.1.3劳斯判据(42)

3.1.4控制系统的相对稳定性(45)

3.2控制系统的典型输入信号和时域性能指标(46)

3.2.1典型输入信号(46)

3.2.2时域性能指标(48)

3.3一阶系统的时域分析(49)

3.3.1一阶系统的数学模型和动态结构图(49)

3.3.2一阶系统的单位阶跃响应(49)

3.3.3一阶系统的单位斜坡响应(50)

3.3.4一阶系统的单位脉冲响应(51)

3.4二阶系统的时域分析(51)

3.4.1二阶系统的数学模型和动态结构图(51)

3.4.2二阶系统的单位阶跃响应(52)

3.4.3二阶系统的动态性能指标(54)

3.5高阶系统分析(58)

3.5.1高阶系统的瞬态响应(58)

3.5.2闭环主导极点(60)

3.6控制系统稳态误差分析(60)

3.6.1稳态误差定义(60)

3.6.2控制系统的类型(61)

3.6.3给定稳态误差的计算(61)

3.6.4扰动稳态误差的计算(64)

3.7基本控制规律的分析(66)

3.7.1比例(P)控制(66)

3.7.2积分(I)控制(67)

3.7.3比例加积分(PI)控制(67)

3.7.4比例加微分(PD)控制(68)

3.7.5比例加积分加微分(PID)控制(70)

3.8用MATLAB进行系统时域分析(70)

3.8.1应用MATLAB分析系统的稳定性(71)

3.8.2应用MATLAB进行部分分式展开(72)

3.8.3应用MATLAB分析系统的动态特性(73)

3.8.4应用MATLAB获得响应曲线和性能指标(79)

小结(80)

习题3(81)

第4章控制系统的根轨迹法(84)

4.1根轨迹的基本概念(84)

4.1.1根轨迹图(84)

4.1.2根轨迹的幅值条件和相位条件(85)

4.2绘制根轨迹的基本规则(86)

4.3控制系统性能的根轨迹法分析(97)

4.3.1确定闭环极点(97)

4.3.2系统闭环零、极点位置与系统瞬态响应的关系(98)

4.3.3增加开环零点、开环极点对根轨迹的影响(99)

4.4广义根轨迹及其他多种根轨迹(100)

4.4.1广义根轨迹(100)

4.4.2多回路系统的根轨迹绘制(101)

4.4.3正反馈回路的根轨迹(103)

4.5应用MATLAB进行根轨迹分析(105)

4.5.1绘制零、极点图(105)

4.5.2绘制基本根轨迹图(106)

4.5.3确定阻尼比轨迹、无阻尼自然振荡频率n轨迹和根轨迹上任意点的开环根轨迹增益(109)

小结(112)

习题4(112)

第5章控制系统的频率特性法(115)

5.1频率特性的基本概念(115)

5.1.1频率特性的定义(115)

5.1.2频率特性的性质(117)

5.1.3频率特性的表示方法(118)

5.2奈氏曲线(119)

5.2.1典型环节的奈氏曲线(120)

5.2.2系统开环奈氏曲线的绘制(123)

5.2.3奈氏曲线的一般绘制步骤(125)

5.3对数频率特性曲线(伯德图)(128)

5.3.1典型环节的伯德图(128)

5.3.2系统开环伯德图的绘制(134)

5.3.3最小相位系统(137)

5.4奈奎斯特稳定判据(138)

5.4.1系统开环与闭环零、极点间的关系(138)

5.4.2幅角定理(138)

5.4.3奈奎斯特稳定判据(139)

5.4.4奈奎斯特稳定判据在伯德图上的应用(144)

5.5控制系统的相对稳定性(145)

5.6频率特性与系统性能指标的关系(148)

5.6.1闭环频率特性及其性能指标(148)

5.6.2控制系统频域性能指标与时域性能指标的关系(149)

5.6.3开环对数幅频特性与系统动态性能的关系(152)

5.7用MATLAB进行频域分析(154)

小结(165)

习题5(165)

第6章控制系统的校正方法(169)

6.1系统校正的基本概念(169)

6.1.1性能指标(169)

6.1.2校正装置的设计方法(170)

6.1.3校正方式(170)

6.2串联校正(171)

6.2.1超前校正(171)

6.2.2滞后校正(176)

6.2.3滞后-超前校正(180)

6.2.4超前、滞后和滞后-超前校正的比较(182)

6.3串联校正的期望开环对数频率特性设计法(183)

6.4工程设计法(187)

6.5反馈校正(189)

6.6应用MATLAB进行系统校正与设计(194)

小结(203)

习题6(204)

第7章非线性控制系统分析(207)

7.1非线性控制系统的基本概念和特点(207)

7.1.1典型非线性特性(207)

7.1.2非线性系统的特点(209)

7.1.3非线性系统的研究方法(210)

7.2描述函数法(210)

7.2.1描述函数法的基本思想与应用前提(210)

7.2.2描述函数的定义(211)

7.2.3典型非线性环节的描述函数(212)

7.2.4组合非线性环节的描述函数(213)

7.2.5基于描述函数的非线性系统稳定性分析(214)

7.2.6非线性系统存在周期运动时的稳定性分析(214)

7.3相平面法(217)

7.3.1基本概念(217)

7.3.2相平面图绘制方法(217)

7.3.3相平面、相轨迹的特点(219)

7.3.4奇点和奇线(219)

7.3.5非线性系统的相平面法分析(222)

7.3.6非线性系统相平面分区线性化方法(223)

7.4应用MATLAB进行非线性控制系统分析(224)

7.4.1非线性系统的线性化(224)

7.4.2直接求解非线性微分方程(225)

7.4.3运用Simulink分析非线性系统时域响应(225)

小结(227)

习题7(228)

第8章采样控制系统分析(231)

8.1采样控制系统的基本概念(231)

8.1.1采样控制系统中的常用术语(231)

8.1.2采样控制系统的研究方法(232)

8.2采样过程和采样定理(232)

8.2.1采样控制系统的时间信号(232)

8.2.2信号采样及其数学描述(232)

8.2.3采样定理(234)

8.3信号的复现(235)

8.3.1信号保持器(235)

8.3.2零阶保持器(236)

8.3.3零阶保持器的实现(237)

8.4Z变换和脉冲传递函数(237)

8.4.1Z变换的定义(237)

8.4.2常用Z变换的方法(238)

8.4.3Z变换的基本定理(239)

8.4.4Z反变换(242)

8.4.5脉冲传递函数(244)

8.5采样控制系统的性能分析(250)

8.5.1采样控制系统的稳定性分析(250)

8.5.2采样控制系统的动态性能分析(254)

8.5.3采样控制系统的给定稳态误差(258)

8.6用MATLAB进行采样控制系统分析(261)

8.6.1利用MATLAB函数对采样控制系统进行分析(261)

8.6.2用Simulink对采样控制系统进行建模分析(263)

8.6.3采样控制系统的稳定性分析(263)

小结(264)

习题8(265)

附录A拉普拉斯变换(268)

A.1拉普拉斯变换的概念(268)

A.1.1拉普拉斯变换的定义式(268)

A.1.2常用函数的拉普拉斯变换(268)

A.2拉普拉斯变换的性质(269)

A.2.1线性性质(269)

A.2.2微分性质(269)

A.2.3积分性质(270)

A.2.4位移性质(270)

A.2.5延迟性质(270)

A.2.6相似性质(271)

A.2.7初值定理(271)

A.2.8终值定理(271)

A.3拉普拉斯反变换(272)

A.3.1F(s)的所有极点都是不相等的实数(272)

A.3.2F(s)的极点包含有共轭复数(273)

A.3.3F(s)的极点包含有相等的实数(273)

附录B常用函数的拉普拉斯变换与Z变换对照表(275)

附录CMATLAB简介(276)

C.1MATLAB概述(276)

C.2MATLAB的运行环境(276)

C.2.1MATLAB的运行方式(276)

C.2.2MATLAB的窗口(277)

C.2.3MATLAB的帮助系统(277)

C.3MATLAB的数值计算(278)

C.3.1MATLAB的数据类型(278)

C.3.2符号运算(279)

C.3.3矩阵运算(280)

C.3.4关系运算和逻辑运算(280)

C.4MATLAB的程序设计(281)

C.4.1M文件编程(281)

C.4.2程序流程的控制(282)

参考文献(283)

内容摘要:

《自动控制原理教程(第2版)》介绍了控制系统的数学模型、时域分析、根轨迹法、频率响应法,控制系统的校正方法、非线性控制系统分析和采样控制系统分析等内容。为了能够使学生更有效地进行控制理论的学习和应用,本书在各章中都加入了基于MATLAB的计算机辅助分析和设计的内容。

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书籍详细信息
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9787121115950
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出版地北京出版单位电子工业出版社
版次2版印次1
定价(元)32.0语种简体中文
尺寸26 × 18装帧平装
页数 296 印数

书籍信息归属:

自动控制原理教程是电子工业出版社于2010.8出版的中图分类号为 TP13 的主题关于 自动控制理论-高等学校-教材 的书籍。