控制工程基礎及套用(2019年清華大學出版社出版的圖書)

《控制工程基礎及套用》是2019年11月清華大學出版社出版的圖書。作者是王艷輝、姬曉飛、王昱、劉慶華。本書引入了工程案例，列舉了大量的例題並附有習題的參考答案，增加了實用性。

基本介紹

• 中文名：控制工程基礎及套用
• 作者：王艷輝、姬曉飛、王昱、劉慶華
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302537380

內容簡介

本書根據作者多年的教學經驗，系統介紹了經典控制理論中的基本理論和分析方法。知識以模組化的形式呈現，包括控制系統數學模型的建立、控制系統的時域分析和校正、控制系統的頻域分析和校正及控制系統的根軌跡分析，*後通過對一個實際控制系統的分析和校正，將用經典控制論分析和解決實際問題的過程全面展現給讀者。 本書引入了工程案例，列舉了大量的例題並附有習題的參考答案，增加了實用性。 本書可以作為高等院校機械、材料、飛行器等非控制類專業本科生的專業基礎課教材，也可供高等院校授課教師和相關工程技術人員學習參考。

圖書目錄

目錄

第1章緒論

1.1自動控制理論的形成和基本概念

1.1.1自動控制理論的形成

1.1.2自動控制理論的基本概念

1.1.3閉環控制系統的典型組成

1.2自動控制理論在工程中的典型套用

1.3自動控制系統的類型及要求

1.3.1自動控制系統的類型

1.3.2自動控制系統的基本要求

1.4MATLAB程式設計基礎

1.4.1MATLAB簡介

1.4.2基於MATLAB的編程方式

1.4.3基於MATLAB的語言編程

1.4.4基於MATLAB的Simulink模組編程

1.5Multisim使用入門

1.5.1Multisim 12.0啟動及用戶界面

1.5.2Multisim的元器件庫

1.5.3Multisim的基本操作

小結

習題

第2章控制系統的動態數學模型

2.1拉普拉斯變換及拉普拉斯反變換

2.1.1拉氏變換的定義及簡單函式的拉氏變換

2.1.2拉氏變換的性質及套用

2.1.3拉氏反變換

2.1.4由拉氏變換求解微分方程

2.2控制系統的動態微分方程

2.2.1微分方程的建立步驟

2.2.2實際物理系統微分方程的建立

2.2.3非線性系統微分方程的線性化

2.3傳遞函式

2.3.1傳遞函式有關的概念

2.3.2復阻抗和等效彈性剛度

2.3.3傳遞函式的求取方法

2.3.4典型環節及其傳遞函式

2.3.5任意物理系統傳遞函式的求取

2.4控制系統的動態結構框圖

2.4.1動態結構框圖的基本組成

2.4.2實際物理系統動態結構框圖的繪製

2.4.3動態結構框圖中環節的連線及等效變換

2.4.4由動態結構框圖求傳遞函式

2.5控制系統的信號流圖及梅遜公式

2.5.1信號流圖

2.5.2梅遜公式

2.6基於MATLAB的控制系統數學模型的建立

2.6.1多項式處理的相關函式

2.6.2數學模型描述

2.6.3數學模型的連線

2.6.4Simulink中的控制系統模型表示

小結

習題

第3章線性控制系統的時域分析及校正

3.1時域回響及性能指標

3.1.1時域分析常用的方法

3.1.2與控制系統有關的幾個概念

3.1.3典型輸入信號

3.1.4控制系統的時域回響

3.1.5控制系統的時域性能指標

3.2線性控制系統的穩定性及代數穩定性判據

3.2.1穩定的概念及穩定的充分必要條件

3.2.2代數穩定性判據

3.3一階系統的時域回響及性能

3.3.1一階系統的基本形式及穩定性

3.3.2一階系統的單位階躍回響及性能

3.3.3一階系統的單位斜坡回響和單位脈衝回響

3.3.4線性定常系統時域回響的性質

3.4二階系統的時域回響及性能

3.4.1二階系統的基本形式及穩定性

3.4.2二階系統的單位階躍回響

3.4.3二階系統的單位脈衝回響

3.4.4二階系統的單位斜坡回響

3.4.5二階系統的時域動態性能指標

3.5高階系統的時域回響及性能

3.5.1高階系統的單位階躍回響

3.5.2高階系統的動態性能

3.6線性控制系統的穩態誤差

3.6.1與誤差有關的概念

3.6.2輸入引起的穩態誤差的計算

3.6.3干擾引起的穩態誤差的計算

3.6.4減小穩態誤差的措施

3.7線性控制系統的時域校正

3.7.1按輸入補償的順饋校正

3.7.2按干擾補償的順饋校正

3.8基於MATLAB和Multisim的控制系統的時域分析

3.8.1單位階躍回響函式

3.8.2時域動態性能指標的求法

3.8.3利用Multisim繪製控制系統的單位階躍回響曲線

3.9衛星天線控制系統的時域分析

3.9.1衛星天線方位角跟蹤控制系統的數學模型

3.9.2衛星天線方位角跟蹤控制系統的時域分析

小結

習題

第4章線性控制系統的頻域分析及校正

4.1頻率特性的基本概念

4.1.1頻率特性的定義

4.1.2頻率特性的函式表示方法

4.2頻率特性曲線

4.2.1幅相頻率特性曲線

4.2.2對數頻率特性曲線

4.2.3小相位系統與非小相位系統

4.2.4由對數幅頻特性曲線求取小相位系統的傳遞函式

4.3由頻率特性曲線分析控制系統的性能

4.3.1頻域穩定性判據

4.3.2由對數頻率特性曲線分析系統性能

4.4控制系統的穩定性裕量

4.5控制系統的校正

4.5.1並聯校正

4.5.2串聯校正

4.5.3PID控制器及其參數確定

4.6基於MATLAB的控制系統的頻域分析

4.6.1伯德圖及極坐標圖的繪製

4.6.2頻域穩定裕量的求法

小結

習題

第5章線性控制系統的根軌跡分析法

5.1根軌跡的基本概念

5.1.1根軌跡

5.1.2根軌跡方程

5.2根軌跡繪製的基本法則

5.2.1180°根軌跡

5.2.2180°根軌跡繪製實例

5.2.30°根軌跡

5.3參數根軌跡

5.4利用根軌跡分析系統性能

5.4.1閉環零、極點分布與階躍回響的關係

5.4.2增加開環零點或開環極點對系統性能的影響

5.4.3條件穩定系統分析

5.4.4利用根軌跡估算系統的性能

5.4.5利用根軌跡計算系統的參數

5.5基於MATLAB的根軌跡分析

小結

習題

第6章典型控制系統分析及校正

6.1直線一級倒立擺的建模

6.2直線一級倒立擺的根軌跡分析及校正

6.3直線一級倒立擺的頻域分析及校正

6.4直線一級倒立擺的PID控制

小結

部分習題答案

參考文獻

作者簡介

王艷輝，從事瀋陽航空航天大學非控制類專業的“控制工程基礎”課程的教學工作均超過10年，且一直致力於本課程的課程建設工作，完成各類教改項目10餘項，發表教研論文10餘篇，積累了豐富的教學經驗。參與清華大學出版社出版的《感測與測試技術》和國防工業出版社出版的《控制工程基礎》編寫。主持並完成了多項、省級和橫向科研項目，發表高水平科研論文數十篇，實踐經驗豐富。