自動控制原理與設計（第六版）

《自動控制原理與設計（第六版）》是2014年電子工業出版社出版的圖書，作者是GeneF.Franklin（吉尼F.富蘭克林）等。

基本介紹

• 書名：自動控制原理與設計（第六版）
• 作者：Gene F. Franklin（吉尼 F. 富蘭克林） 等
• 譯者：李中華等
• 出版社：電子工業出版社  
• 出版時間：2014年07月
• 頁數：620 頁
• 定價：89.00 元
• 開本：16 開
• ISBN：9787121232725
• 千字數：1042
• 版次：01-01

內容簡介

本書是自動控制領域的經典著作，以自動控制系統的分析和設計為主線，在回顧自動控制系統動態回響和反饋控制的基本特性基礎上，重點介紹了自動控制系統的3種主流設計方法，即根軌跡設計法、頻率回響設計法和狀態空間設計法。此外，還闡述了非線性系統的分析與設計，給出了一系列經典控制系統設計實例。全書在闡述自動控制原理和設計方法的過程中，適時地穿插MATLAB仿真原始碼和仿真實驗結果。

目錄

第1章反饋控制概述及其歷史回顧

1.1簡單的反饋系統

1.2反饋分析

1.3歷史簡介

1.4全書概述

本章小結

複習題

習題

第2章動態模型

2.1機械系統動力學

2.1.1平移運動

2.1.2旋轉運動

2.1.3旋轉和平移的組合

2.1.4分布參數系統

2.1.5小結：推導剛體的運動方程

2.2電路模型

2.3機電系統模型

△2.4熱和液體流動模型

2.4.1熱流動

2.4.2不可壓縮液體的流動

2.5歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第3章動態回響

3.1拉普拉斯變換回顧

3.1.1卷積回響

3.1.2傳遞函式與頻率回響

3.1.3拉普拉斯變換

3.1.4拉普拉斯變換的性質

3.1.5部分分式法求拉普拉斯反變換

3.1.6終值定理

3.1.7套用拉普拉斯變換解決問題

3.1.8極點和零點

3.1.9用MATLAB分析線性系統

3.2系統建模圖

3.2.1方框圖

3.2.2利用MATLAB進行方框圖化簡

3.3極點配置的影響

3.4時域特性

3.4.1上升時間

3.4.2超調量和峰值時間

3.4.3調節時間

3.5零點和附加極點的影響

3.6穩定性

3.6.1有界輸入和有界輸出穩定性

3.6.2線性時不變系統的穩定性

3.6.3勞斯穩定性判據

△3.7由實驗數據建立模型

3.7.1由瞬態回響數據建立模型

3.7.2由其他數據建立模型

△3.8幅值變換與時間變換

3.8.1幅值變換

3.8.2時間變換

3.9歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第4章反饋分析的基本概念

4.1控制系統的基本方程

4.1.1穩定性

4.1.2跟蹤性

4.1.3校正性

4.1.4靈敏度

4.2對於多項式輸入的穩態誤差控制：系統類型

4.2.1對於跟蹤的系統類型

4.2.2用於校正和干擾抑制的系統類型

4.3PID控制器

4.3.1比例控制（P）

4.3.2比例積分控制（PI）

4.3.3比例積分微分控制（PID）

4.3.4PID控制器的ZN（ZieglerNichols）整定法

4.4數字控制簡介

4.5歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第5章根軌跡設計法

5.1基本反饋系統的根軌跡

5.2繪製根軌跡的原則

5.2.1繪製正（180°）根軌跡的規則

5.2.2繪製根軌跡規則小結

5.2.3參數值的選取

5.3根軌跡圖解舉例

5.4使用動態補償的設計

5.4.1使用超前補償的設計

5.4.2使用滯後補償的設計

5.4.3使用陷波補償的設計

5.4.4模擬和數字補償的實現

5.5使用根軌跡法的設計實例

5.6根軌跡法的擴展

5.6.1繪製負（0°）根軌跡的規則

5.6.2考慮兩個參數的情況

△5.6.3時間延遲

5.7歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第6章頻率回響設計法

6.1頻率回響

6.1.1伯德圖法

6.1.2穩態誤差

6.2臨界穩定

6.3奈奎斯特穩定性判據

6.3.1幅角原理

6.3.2在控制設計中的套用

6.4穩定裕度

6.5伯德增益相位關係

6.6閉環頻率回響

6.7補償

6.7.1PD補償

6.7.2超前補償

6.7.3PI補償

6.7.4滯後補償

6.7.5PID補償

6.7.6設計的考慮因素

△6.7.7靈敏度函式性能指標

△6.7.8靈敏度函式的設計限制

△6.8時滯

△6.9數據的其他表示

6.9.1尼科爾斯圖

6.10歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第7章狀態空間設計法

7.1狀態空間的優點

7.2狀態空間中的系統描述

7.3方框圖和狀態空間

狀態空間的時間和幅值換算

7.4狀態方程的分析

7.4.1方框圖與標準型

7.4.2從狀態方程求解動態回響

7.5全狀態反饋的控制規律設計

7.5.1尋找控制規律

7.5.2引入全狀態反饋的參考輸入

7.6優良設計的極點位置選擇

7.6.1主導二階極點

7.6.2對稱根軌跡（SRL）

7.6.3兩種方法的評論

7.7估計器設計

7.7.1全階估計器

7.7.2降階估計器

7.7.3估計器極點選擇

7.8補償器設計：結合控制規律和估計器

7.9帶有估計器的參考輸入

7.9.1參考輸入的一般結構

7.9.2選擇增益

7.10積分控制和魯棒跟蹤

7.10.1積分控制

△7.10.2魯棒跟蹤控制：誤差空間法

△7.10.3擴展估計器

△7.11迴路傳遞恢復（LTR）

△7.12使用有理傳遞函式的直接設計

△7.13含純時滯的系統設計

7.14歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第8章數字控制

8.1數位化

8.2離散系統的動態分析

8.2.1z變換

8.2.2z逆變換

8.2.3s與z的關係

8.2.4終值定理

8.3離散等效設計

8.3.1零極點匹配法（MPZ）

8.3.2改進的零極點匹配法（MMPZ）

8.3.3比較三種數字逼近方法

8.3.4離散等效設計法的套用限制

8.4硬體特性

8.4.1模數（A/D）轉換器

8.4.2數模（D/A）轉換器

8.4.3抗混疊預濾波器

8.4.4計算機

8.5採樣速率的選擇

8.5.1跟蹤有效性

8.5.2擾動抑制

8.5.3抗混疊預濾波器的作用

8.5.4異步採樣

△8.6離散設計

8.6.1分析工具

8.6.2反饋特性

8.6.3離散設計舉例

8.6.4設計的離散分析

8.7歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第9章非線性系統

9.1引言和動機：為什麼學習非線性系統

9.2線性化分析

9.2.1使用小信號分析的線性化

9.2.2使用非線性反饋的線性化

9.2.3使用反向非線性的線性化

9.3使用根軌跡法的等效增益分析

9.3.1積分器抗漂移

9.4使用頻率回響的等效增益分析：描述函式

9.4.1用描述函式的穩定性分析

△9.5基於穩定性的分析和設計

9.5.1相平面

9.5.2李雅普諾夫穩定性分析

9.5.3圓判據

9.6歷史回顧

本章小結

複習題

習題

第10章控制系統設計：原理與案例研究

10.1控制系統設計概要

10.2衛星姿態控制設計

10.3波音747飛機的側向和縱向控制

10.3.1偏移阻尼器

10.3.2姿態保持自動導航儀

10.4汽車引擎的油氣比例控制

10.5硬碟的讀/寫磁頭組件控制

10.6半導體晶片製造中的快速熱處理器控制系統

10.7趨化性或者大腸桿菌的順利遊動

10.8歷史回顧

本章小結

複習題

習題

附錄A拉普拉斯變換

附錄B章末複習題答案

附錄CMATLAB命令

參考文獻

術語表

網上附錄

附錄WD復變數回顧

附錄WE矩陣理論總結

附錄WF能控性和能觀性

附錄WGAckermann公式的極點配置

附錄W2動態模型

附錄W3框圖化簡

附錄W4時域回響對參數變化的靈敏度

附錄W5根軌跡設計法

附錄W6頻率回響設計法

附錄W7數據的其他表示

附錄W8數字控制