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自动控制原理与技术

自动控制原理与技术

出版社:中国科学技术出版社出版时间:2008-08-01
开本: 16开 页数: 241
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自动控制原理与技术 版权信息

  • ISBN:9787504652348
  • 条形码:9787504652348 ; 978-7-5046-5234-8
  • 装帧:暂无
  • 册数:暂无
  • 重量:暂无
  • 所属分类:>

自动控制原理与技术 内容简介

本书在内容编排上注意循序渐进,由浅入深,便于读者掌握。主要介绍经典控制理论的内容,加强了对基本理论及其应用的阐述,深入浅出地介绍了自动控制的基本概念。减少了公式和结论的理论推导过程。针对职业教育的特点,本书强调了对公式和结论应用能力的培养,而不强调其推导过程。由于计算机的迅速普及和应用,借助计算机进行控制系统的分析和设计已成为现实,因此本书引入了当今世界上*流行的、基于MATLAB的系统分析和设计的内容,使学生在掌握基本概念的同时,还能掌握一种有力的工具。这也为教师进行CAI教学提供了条件。 本书可作为高等职业院校、大专院校、中等职业院校、电大和业余大学自动化、电气技术、智能楼宇、机电一体化及相近专业的自动控制及类似课程的选用教材,也可供电气工程技术人员参考。

自动控制原理与技术 目录

1 绪论
 1.1 引言
 1.2 自动控制的基本概念
1.2.1 人工控制与自动控制
1.2.2 开环控制系统
1.2.3 闭环控制系统
1.2.4 自动控制系统的特征和定义
 1.3 自动控制系统的组成
1.3.1 基本组成部分
1.3.2 自动控制系统中常用的名词术语
 1.4 自动控制系统的分类
1.4.1 按输入信号的特征分类
1.4.2 按描述元件的动态方程分类
1.4.3 按信号的传递是否连续分类
1.4.4 按系统的参数是否随时间而变化分类
 1.5 自动控制系统的应用实例
1.5.1 蒸汽机转速自动控制系统
1.5.2 炉温自动控制系统
1.5.3 导弹发射架的方位控制系统
1.5.4 船舶随动舵的控制系统
1.5.5 火炮、雷达天线的方位控制系统
 1.6 对自动控制系统的基本要求及本课程的研究内容
1.6.1 对自动控制系统的基本要求
1.6.2 本课程的研究内容
 1.7 计算机辅助设计与仿真工具MATLAB软件简介
1.7.1 MATLAB的操作界面简介
1.7.2 MATLAB中的命令和函数
1.7.3 MATLAB中的常量和变量
1.7.4 MATLAB中的运算符
1.7.5 绘制响应曲线
1.7.6 SIMUUNK简介
 本章小结
 习题
2 自动控制系统的数学模型
 2.1 控制系统的微分方程
2.1.1 线性元件的微分方程
2.1.2 微分方程的增量化表示
2.1.3 非线性微分方程的线性化
2.1.4 线性系统微分方程的编写
 2.2 传递函数
2.2.1 传递函数的概念和定义
2.2.2 用复数阻抗法求电网络的传递函数
2.2.3 关于传递函数的几点说明
 2.3 控制系统的结构图及其等效变换
2.3.1 结构图的基本概念
2.3.2 结构图的组成和建立
 2.4 自动控制系统的传递函数
2.4.1 系统的开环传递函数
2.4.2 闭环系统的传递函数
2.4.3 闭环系统的偏差传递函数
 2.5 信号流图
2.5.1 信号流图采用的一些符号及术语
2.5.2 信号流图的等效变换法则
2.5.3 梅逊公式及其应用举例
 本章小结
 习题
3 自动控制系统的时域分析
 3.1 稳定性和代数稳定判据
3.1.1 稳定的概念和线性系统稳定的充要条件
3.1.2 劳斯稳定判据
3.1.3 劳斯稳定判据的应用
 3.2 典型输入信号和阶跃响应性能指标
3.2.1 典型输入信号
3.2.2 阶跃响应性能指标
 3.3 一阶系统的动态性能指标
3.3.1 一阶系统的瞬态响应
3.3.2 一阶系统的动态性能指标
 3.4 二阶系统的动态性能指标
3.4.1 二阶系统的瞬态响应
3.4.2 二阶系统的动态性能指标
3.4.3 二阶系统动态性能指标与系统参数的关系
 3.5 高阶系统的时域分析
3.5.1 闭环系统主导极点
3.5.2 高阶系统的主导极点分析
 3.6 稳态误差分析
3.6.1 稳态误差的定义
3.6.2 控制系统的型别
3.6.3 给定输入信号作用下系统的稳态误差
3.6.4 扰动输入作用下系统的稳态误差
3.6.5 提高稳态精度的措施
 3.7 控制系统时域分析的MATLAB实现
3.7.1 控制系统单位阶跃响应
3.7.2 控制系统单位冲激响应
3.7.3 系统在其他输入下控制系统时域响应
3.7.4 应用Simulink分析系统的时域响应
 本章小结
 习题
4 自动控制系统的根轨迹分析法
 4.1 根轨迹分析法概述
4.1.1 根轨迹的概念
4.1.2 绘制根轨迹的相角条件和辐值条件
 4.2 根轨迹的绘制方法
4.2.1 根轨迹的分支数
4.2.2 根轨迹的连续性和对称性
4.2.3 根轨迹的起点(k=0)和终点(k=oc)
4.2.4 实轴上的根轨迹
4.2.5 根轨迹的渐近线
4.2.6 根轨迹的分离点
4.2.7 根轨迹的起始角与终止角
4.2.8 根轨迹与虚轴的交点
 4.3 根轨迹分析在MATLAB中的实现
4.3.1 绘制系统零极点图的函数pzmap()
4.3.2 绘制系统根轨迹的函数rlocus()
4.3.3 求取根轨迹上指定点处的增益函数rolcfind()
 本章小结
 习题
5 自动控制系统的频率特性分析法
 5.1 频率特性的基本概念
5.1.1 频率特性的定义
5.1.2 频率特性的求取方法
5.1.3 频率特性的图示方法
 5.2 典型环节的频率特性
5.2.1 比例环节
5.2.2 积分环节
5.2.3 微分环节
5.2.4 惯性环节
5.2.5 一阶微分环节
5.2.6 振荡环节
5.2.7 二阶微分环节
5.2.8 延迟环节
5.2.9 非*小相位环节
 5.3 系统的开环频率特性
5.3.1 系统开环幅相频率特性的绘制
5.3.2 系统开环对数频率特性的绘制
 5.4 奈奎斯特稳定判据
5.4.1 辅助函数和奈奎斯特稳定判据
5.4.2 奈奎斯特稳定判据在I型和Ⅱ型中的应用
5.4.3 在伯德图上判别闭环系统的稳定性
5.4.4 多回路系统的稳定性分析
 5.5 稳定裕度
5.5.1 相角裕度
5.5.2 幅值裕度
 5.6 利用开环频率特性分析系统性能
5.6.1 L(w)低频渐近线与系统稳态误差的关系
5.6.2 L(w)中频段的斜率与系统稳定性的关系
5.6.3 开环频率特性和系统动态性能的关系
5.6.4 L(w)的高频段对系统性能的影响
5.6.5 结论
 本章小结
 习题
6 自动控制系统的校正
 6.1 自动控制系统性能改善概述
6.1.1 自动控制系统校正的概念
6.1.2 校正的实质
6.1.3 校正方案的确定
6.1.4 系统性能指标的确定
 6.2 提高系统准确性的校正方法
6.2.1 引入输入补偿方法
6.2.2 引入扰动补偿方法
 6.3 改善系统动态性能的校正方法
6.3.1 引入速度负反馈的系统校正方法
6.3.2 引入串联校正装置的系统校正方法
6.3.3 反馈校正方法
 6.4 PID调节器
6.4.1 PID的基本控制作用
6.4.2 PID控制器的参数确定
 6.5 MATIAB在系统稳定性分析中的应用
6.5.1 根据闭环系统的极点(特征根)判定系统的稳定性
6.5.2 利用根轨迹判断系统的稳定性
6.5.3 利用频率特性判定系统的稳定性
6.5.4 计算相角裕度和幅值裕度
本章小结
习题
附录
 附录Ⅰ 常用函数拉氏变换表
 附录Ⅱ 拉氏变换的一些定理
 附录Ⅲ MATLAB函数命令索引表
展开全部

自动控制原理与技术 节选

2 自动控制系统的数学模型
  研究与分析一个系统,不仅要定性地了解系统的工作原理及其特性,而且更要定量地描述系统的动态性能,揭示系统的结构、参数与动态性能之间的关系。这就需要首先建立系统的数学模型。所谓数学模型,就是描述系统输入、输出变量以及内部各变量之间相互关系的数学表达式。例如在时域中,描述系统输入量与输出量之间关系的微分方程就是系统的数学模型。有了这个数学模型之后,只要知道输入作用和变量的初始条件,就可对微分方程求解,得出系统输出量的时域解。根据这一时域解就可对系统进行性能评估。可见,建立控制系统的数学模型是定量分析或设计计算的前提。
  建立合理的数学模型绝非易事。因为在建立模型过程中,必须在模型的简化性和分析结果的精确性之间作出某些折中的考虑。通常是根据系统的实际结构、参数以及计算精度要求,略去一些次要因素,使模型既能准确地反映系统的动态本质,又能简化分析计算工作。
  控制系统数学模型的形式较多,有微分方程、传递函数、频率特性、状态变量、结构图和信号流图等。在现代控制理论中,应用状态变量表达式较为方便;而在经典控制理论中,*常用的数学模型是微分方程、传递函数和动态结构图。本章主要研究系统微分方程的编写、传递函数和动态结构图化简等。
  2.1 控制系统的微分方程
  2.1.1 线性元件的微分方程
  控制系统是由各元件组成的,因此,首先要建立反映各个元件输入量与输出量之间关系的运动方程(一般是微分方程组)。列写微分方程的一般步骤是:
  (1)根据元件的工作原理和在系统中的作用,确定元件的输入量和输出量(必要时还要考虑扰动量),并根据需要引进一些中间变量。
  (2)根据各元件在工作过程中所遵循的物理或化学定律,按工作条件忽略一些次要因素,并考虑相邻元件的彼此影响,列出微分方程。常用的定律有:电路系统的基尔霍夫定律、力学系统的牛顿定律和热力学系统的热力学定律等。
  (3)消去中间变量后得到描述输出量与输入量(包括扰动量)关系的微分方程,即元件的数学模型。通常还按照惯例把微分方程写成标准形式,将与输入量有关的各项写在方程的右边,与输出量有关的各项写在方程的左边。方程两边各导数项均按降幂排列。
  ……

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