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自动控制基础 版权信息
- ISBN：9787560656533
- 条形码：9787560656533 ; 978-7-5606-5653-3
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
自动控制基础 内容简介
本书为应用型本科学校开设自动控制类课程的专业学生编写, 重点讲述了经典控制理论、离散控制系统及其应用。主要内容包括控制系统的数学模型建立、控制系统的时域响应分析、控制系统的根轨迹法分析、控制系统的频域法分析、控制系统的综合与校正方法和线性离散系统分析设计, 还对非线性系统和状态空间控制系统分析设做了介绍。
自动控制基础 目录
第1章 自动控制基础概论 1
1.1 引言 1
1.1.1 自动控制技术及应用 1
1.1.2 自动控制理论的发展 1
1.2 自动控制系统的工作原理 2
1.2.1 自动控制的基本概念 2
1.2.2 自动控制系统的基本组成 4
1.2.3 自动控制系统的基本工作方式 4
1.3 自动控制理论在工程中的应用 7
1.3.1 自动控制理论在机械自动化系统中的应用 7
1.3.2 自动控制理论在热工系统中的应用 8
1.3.3 自动控制理论在工业自动化系统中的应用 9
1.3.4 自动控制理论在其他系统中的应用 9
1.4 自动控制系统的工作方式 10
1.4.1 对自动控制系统的基本要求 10
1.4.2 常用控制系统的典型输入信号 11
1.4.3 自动控制系统的设计步骤 13
1.5 自动控制系统的类型 14
1.5.1 按信号传递特点或系统结构特点分类 14
1.5.2 按给定信号特点分类 14
1.5.3 按数学描述分类 16
1.5.4 按时间信号的性质分类 16
1.5.5 按系统参数是否变化分类 16
1.6 本章小结 17
习题 17
第2章 控制系统的动态数学模型 19
2.1 基本环节数学模型 19
2.1.1 引言 19
2.1.2 模型的数学基础 19
2.2 控制系统的时域数学模型 30
2.2.1 微分方程的建立 31
2.2.2 非线性特性的线性化 33
2.2.3 微分方程的求解 34
2.3 控制系统的复数域数学模型 35
2.3.1 传递函数 35
2.3.2 典型环节的传递函数 40
2.4 控制系统分析设计的常用模型 43
2.4.1 结构图的基本概念 43
2.4.2 结构图的建立 44
2.4.3 结构图的等效变换 46
2.5 闭环系统的传递函数 52
2.5.1 闭环系统的开环传递函数 52
2.5.2 闭环系统的传递函数 52
2.6 脉冲响应函数 54
2.6.1 脉冲响应函数的基本概念 54
2.6.2 脉冲响应函数的应用 55
2.7 线性控制系统模型的MATLAB实现 57
2.7.1 控制系统模型描述 57
2.7.2 模型转换 58
2.8 本章小结 59
习题 60
第3章 控制系统的时域瞬态响应分析 65
3.1 控制系统的时域性能指标 65
3.1.1 控制系统的稳态性能指标 66
3.1.2 控制系统的动态性能指标 66
3.2 一阶系统的时域响应 67
3.2.1 一阶系统的数学模型 67
3.2.2 一阶系统的单位阶跃响应 68
3.2.3 一阶系统的单位斜坡响应 69
3.2.4 一阶系统的单位脉冲响应 70
3.3 二阶系统的时域响应 71
3.3.1 二阶系统的数学模型 71
3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应 71
3.3.3 二阶系统的单位斜坡响应 81
3.3.4 二阶系统的单位脉冲响应 83
3.3.5 二阶系统的性能分析与改善 85
3.4 高阶系统的时域响应 90
3.4.1 高阶系统的数学模型及降阶 90
3.4.2 典型三阶系统的阶跃响应 91
3.4.3 高阶系统的时域响应 92
3.5 线性系统的稳定性分析 95
3.5.1 系统稳定性的基本概念 96
3.5.2 系统稳定的充要条件 96
3.5.3 代数稳定性判据 97
3.5.4 稳定性判据的应用 103
3.6 线性系统的稳态误差分析 111
3.6.1 误差与稳态误差的定义 111
3.6.2 稳态误差及静态误差系数 113
3.6.3 动态误差系数的应用 117
3.6.4 提高系统稳态精度的措施 119
3.7 控制系统响应的MATLAB分析 122
3.7.1 单位阶跃响应 122
3.7.2 单位脉冲响应 124
3.7.3 斜坡函数作用下系统的响应 126
3.7.4 任意函数作用下系统的响应 126
3.7.5 判别系统的稳定性 127
3.7.6 Simulink建模与仿真 128
3.8 本章小结 128
习题 129
第4章 线性系统的根轨迹法 133
4.1 根轨迹法的基本概念 133
4.1.1 根轨迹的概念 133
4.1.2 根轨迹与系统性能 134
4.1.3 闭环零、极点与开环零、极点之间的关系 135
4.1.4 根轨迹方程 136
4.2 根轨迹绘制的基本法则 137
4.3 广义根轨迹的绘制 150
4.3.1 参数根轨迹 150
4.3.2 零度根轨迹 155
4.4 根轨迹图绘制举例 157
4.5 线性系统的根轨迹分析 162
4.5.1 主导极点与偶极子 162
4.5.2 主导极点法 163
4.5.3 系统闭环零、极点的分布与性能指标 163
4.5.4 增加开环零、极点对根轨迹的影响 164
4.6 线性系统根轨迹的MATLAB绘制分析 168
4.6.1 绘制根轨迹图 168
4.6.2 根轨迹上特殊的点 169
4.6.3 K值确定下系统的稳定性 171
4.7 本章小结 173
习题 173
第5章 控制系统的频率特性 176
5.1 频率特性的基本概念 176
5.1.1 频率特性的定义 176
5.1.2 频率特性与传递函数 178
5.1.3 正弦输入信号下的稳态误差 180
5.1.4 频率特性的几何表示及绘制 180
5.2 典型环节的频率特性 183
5.2.1 典型环节的数学模型 184
5.2.2 奈氏图（极坐标） 185
5.2.3 伯德图（对数坐标） 193
5.2.4 *小相位系统 204
5.2.5 由单位脉冲响应求系统的频率特性 206
5.2.6 对数幅相频率特性 206
5.3 频率域稳定性判据 207
5.3.1 数学基础 208
5.3.2 奈氏判据 209
5.3.3 奈氏判据在开环传递函数中有积分环节时的应用 211
5.3.4 对数稳定性判据 216
5.4 频域稳定裕度 217
5.4.1 相角裕度 218
5.4.2 幅值裕度 218
5.5 闭环控制系统的频率响应 221
5.5.1 控制系统的频带宽度 221
5.5.2 闭环频率特性及特征量 223
5.5.3 频率域性能指标与时域性能指标 224
5.5.4 开环对数频率特性与时域响应关系 229
5.6 机械系统动刚度的概念 233
5.7 线性系统频域的MATLAB分析 235
5.7.1 正弦信号作用下的输出信号 235
5.7.2 频率响应的计算方法 235
5.7.3 频率响应曲线的绘制 236
5.8 本章小结 240
习题 241
第6章 控制系统的综合与校正 246
6.1 系统校正的基本概念 246
6.1.1 系统的性能指标 246
6.1.2 系统的校正方式 247
6.1.3 基本控制规律 248
6.2 常用校正装置及其特性 250
6.2.1 超前校正装置 250
6.2.2 滞后校正装置 252
6.2.3 滞后超前校正 254
6.3 频率法校正 255
6.3.1 串联超前校正 255
6.3.2 串联滞后校正 258
6.3.3 串联滞后超前校正 261
6.3.4 综合法校正（期望值校正） 263
6.4 频率法反馈校正 265
6.4.1 反馈校正对系统特性的影响 265
6.4.2 综合法反馈校正 266
6.5 确定PID参数的其他方法 269
6.6 系统综合校正中的MATLAB应用 271
6.6.1 超前校正 271
6.6.2 滞后校正 273
6.6.3 PID校正 275
6.7 本章小结 277
习题 278
第7章 离散系统与计算机控制系统 282
7.1 计算机控制系统概述 282
7.1.1 计算机控制系统的基本组成 283
7.1.2 计算机控制系统内部信号流的处理 284
7.2 信号采样与保持 285
7.2.1 采样过程的数学描述 285
7.2.2 采样定理 287
7.2.3 信号保持器的特性 289
7.3 z变换理论 290
7.3.1 z变换的定义 290
7.3.2 z变换的求取 291
7.3.3 z变换的基本性质 294
7.3.4 z反变换 295
7.3.5 z变换的应用 299
7.4 离散系统的数学模型 301
7.4.1 线性定常系统的差分方程 302
7.4.2 脉冲传递函数 305
7.5 离散系统的稳定性与稳态误差分析 313
7.5.1 离散系统稳定的充要条件 313
7.5.2 劳斯稳定判据 315
7.5.3 朱利稳定判据 316
7.5.4 离散系统的稳态误差分析 319
7.6 离散系统的动态特性分析 322
7.6.1 根与脉冲响应的关系 323
7.6.2 离散控制系统的时间响应及性能指标 324
7.6.3 闭环极点的分布与动态性能的关系 326
7.7 离散控制系统的分析与设计 329
7.7.1 离散系统的校正方式 329
7.7.2 数字控制器的脉冲传递函数 329
7.7.3 *少拍系统的动态响应 330
7.8 计算机控制系统的模拟化设计方法 334
7.8.1 差分变换法 335
7.8.2 数字PID控制器的设计 336
7.9 MATLAB在计算机控制系统中的应用 340
7.9.1 离散系统的表示 340
7.9.2 综合应用 341
7.10 本章小结 344
习题 344
第8章 非线性控制系统分析 348
8.1 概述 348
8.1.1 典型的非线性类型 348
8.1.2 分析非线性系统的方法 349
8.2 描述函数法 350
8.2.1 描述函数法的定义 350
8.2.2 饱和 351
8.2.3 继电特性 353
8.2.4 死区 355
8.2.5 非线性系统的稳定性分析 356
8.3 相轨迹法 360
8.3.1 基本概念 360
8.3.2 相轨迹的作图法 361
8.3.3 相平面分析 364
8.4 本章小结 367
习题 367
第9章 线性系统的状态空间分析 369
9.1 线性系统的状态空间描述 369
9.1.1 状态空间的基本概念 369
9.1.2 状态空间表达式的建立及示例 371
9.2 线性定常连续系统状态方程的解 386
9.2.1 线性定常系统齐次状态方程的解 386
9.2.2 线性定常连续系统非齐次状态方程的解 389
9.3 线性系统的可控可观测性 391
9.3.1 线性定常系统的可控性 392
9.3.2 线性定常系统的输出可控性 396
9.3.3 线性定常系统的可观测性 397
9.4 线性系统的反馈结构及状态观测器 400
9.4.1 线性定常系统的常用反馈结构 400
9.4.2 反馈结构对系统可控性和可观测性的影响 402
9.4.3 系统的极点配置 402
9.4.4 全维状态观测器及其设计 406
9.4.5 分离特性 411
9.5 本章小结 412
习题 412
附录 部分函数的z变换、拉氏变换表 415
参考文献 416
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