自動控制原理（第二版）(余成波、張蓮、胡曉倩編著書籍)

《自動控制原理（第二版）》是2009年清華大學出版社出版的圖書，圖書作者是余成波、張蓮、胡曉倩。

基本介紹

• 書名：自動控制原理（第二版）
• 作者：余成波、張蓮、胡曉倩
• ISBN：9787302179504
• 定價：39元
• 出版時間：2009.08.01

書籍信息

作者：余成波、張蓮、胡曉倩
定價：39元
印次：2-8
ISBN：9787302179504
出版日期：2009.08.01
印刷日期：2016.08.16

內容簡介

本書主要介紹分析和設計反饋控制系統的經典理論和套用方法。全書共8章，內容包括自動控制系統的基本概念，自動控制系統的數學模型，自動控制系統的時域分析法、根軌跡法、頻率特性法，控制系統的校正，非線性控制系統、離散控制系統的分析和綜合套用等。在每章後面分別介紹了MATLAB在自動控制理論中的一些套用，以及如何利用計算機輔助設計方法解決自動控制領域的一些系統分析和設計問題。同時，各章均提供了一定數量的習題與MATLAB實驗題，以幫助讀者理解基本概念並掌握分析和設計方法。本書可作為高等工科院校自動化及相關專業的教材，也可供從事自動化方面工作的科技人員學習參考。

目錄

第1章控制系統的基本概念

1.1引言

1.2開環控制系統與閉環控制系統

1.2.1開環控制系統

1.2.2閉環控制系統

1.3自動控制系統的組成

1.3.1基本組成部分

1.3.2自動控制系統中常用的名詞術語

1.4自動控制系統的分類

1.4.1按輸入信號的特點分類

1.4.2按描述系統的動態方程分類

1.4.3按系統的參數是否隨時間而變化分類

1.4.4按信號的傳遞是否連續分類

1.5自動控制系統的套用實例

1.5.1爐溫控制系統

1.5.2飛彈發射架方位控制系統

1.5.3計算機控制系統

1.6自動控制理論發展簡史

1.7對自動控制系統的基本要求

習題

第2章自動控制系統的數學模型

2.1控制系統微分方程的建立

2.1.1機械系統

2.1.2電系統——RLC串聯網路

2.1.3機電系統

2.2非線性系統微分方程的線性化

2.2.1小偏差線性化的概念

2.2.2非線性系統(元件)線性化處理舉例

2.2.3系統線性化的條件及步驟

2.3傳遞函式

2.3.1傳遞函式的定義和性質

2.3.2用複數阻抗法求電網路的傳遞函式

2.3.3典型環節及其傳遞函式

2.4控制系統的結構圖及其等效變換

2.4.1結構圖的基本概念

2.4.2結構圖的組成

2.4.3結構圖的建立

2.4.4結構圖的等效變換

2.5自動控制系統的傳遞函式

2.5.1系統的開環傳遞函式

2.5.2閉環系統的傳遞函式

2.5.3閉環系統的偏差傳遞函式

2.6信號流圖

2.6.1信號流圖的基本要素

2.6.2信號流圖的常用術語

2.6.3信號流圖的性質

2.6.4信號流圖的等效變換法則

2.6.5梅遜(Mason)公式

2.7脈衝回響函式

2.8控制系統數學模型的MATLAB實現

2.8.1MATLAB簡介

2.8.2控制系統的數學模型

2.8.3套用舉例

習題

MATLAB實驗

第3章控制系統的時域分析法

3.1典型輸入信號和時域性能指標

3.1.1典型輸入信號

3.1.2動態過程與穩態過程

3.1.3時域性能指標

3.2一階系統的動態性能

3.2.1一階系統的時域數學模型

3.2.2一階系統的重要特性

3.3二階系統的動態性能

3.3.1數學模型的標準式

3.3.2典型二階系統的單位階躍回響

3.3.3典型二階系統動態性能指標

3.3.4二階系統性能的改善

3.4高階系統的動態性能

3.4.1三階系統的單位階躍回響

3.4.2高階系統的數學模型

3.4.3高階系統的單位階躍回響

3.4.4高階系統的分析方法

3.5穩定性和代數穩定判據

3.5.1穩定的概念

3.5.2線性定常系統穩定的充分必要條件

3.5.3勞斯穩定判據

3.5.4勞斯穩定判據的套用

3.6系統穩態誤差分析

3.6.1誤差與穩態誤差的定義

3.6.2控制系統的型別

3.6.3給定輸入下的穩態誤差

3.6.4擾動作用下的穩態誤差

3.6.5改善系統穩態精度的方法

3.7控制系統時域分析的MATLAB套用

3.7.1基於Toolbox工具箱的時域分析

3.7.2Simulink

習題

MATLAB實驗

第4章根軌跡法

4.1根軌跡的基本概念

4.1.1根軌跡概念

4.1.2根軌跡方程

4.2繪製根軌跡圖的基本規則

4.3控制系統根軌跡的繪製

4.3.1單迴路負反饋系統的根軌跡

4.3.2參數根軌跡

4.3.3多迴路系統的根軌跡

4.3.4正反饋系統的根軌跡

4.3.5滯後系統的根軌跡

4.4控制系統的根軌跡分析

4.4.1閉環零、極點和時間回響

4.4.2增加開環零、極點對根軌跡和系統性能的影響

4.4.3條件穩定系統的分析

4.5套用MATLAB繪製系統的根軌跡

4.5.1繪製根軌跡的相關函式

4.5.2利用MATLAB繪製系統的根軌跡

習題

MATLAB實驗

第5章頻率特性法

5.1頻率特性的基本概念

5.1.1頻率回響

5.1.2頻率特性

5.1.3由傳遞函式求取頻率特性

5.1.4常用頻率特性曲線

5.2幅相頻率特性及其繪製

5.2.1幅相頻率特性曲線(奈氏圖)基本概念

5.2.2典型環節的幅相頻率特性

5.2.3開環奈氏圖的繪製

5.3對數頻率特性及其繪製

5.3.1對數頻率特性曲線基本概念

5.3.2典型環節的伯德圖

5.3.3開環伯德圖的繪製

5.3.4最小相位系統

5.3.5由實測伯德圖求傳遞函式

5.4奈奎斯特穩定判據

5.4.1幅角原理

5.4.2奈奎斯特穩定判據

5.4.3簡化奈奎斯特穩定判據

5.4.4奈奎斯特穩定判據在伯德圖上的套用

5.4.5奈奎斯特穩定判據的其他套用

5.5控制系統的相對穩定性

5.5.1幅值穿越頻率ωc與相位穿越頻率ωg

5.5.2相位裕量

5.5.3幅值裕量

5.5.4系統的穩定裕量

5.6利用開環頻率特性分析系統的性能

5.6.1開環對數幅頻特性L(ω)低頻段與系統性能的關係

5.6.2開環對數幅頻特性L(ω)中頻段與系統動態性能的關係

5.6.3開環對數幅頻特性L(ω)高頻段與系統性能的關係

5.7閉環系統頻率特性

5.7.1閉環頻域指標

5.7.2閉環頻率特性的求取

5.7.3閉環頻域指標與時域指標的關係

5.8MATLAB在頻率特性法中的套用

5.8.1奈氏圖的繪製

5.8.2伯德圖的繪製

5.8.3尼柯爾斯圖的繪製

習題

MATLAB實驗

第6章控制系統的校正

6.1控制系統校正的基本概念

6.1.1控制系統的性能指標

6.1.2校正的一般概念與基本方法

6.1.3頻率法校正

6.1.4其他設計方法

6.2控制系統的基本控制規律

6.2.1基本控制規律

6.2.2比例微分控制

6.2.3比例積分控制

6.2.4比例積分微分控制

6.3超前校正裝置及其參數的確定

6.3.1相位超前校正裝置及其特性

6.3.2系統超前校正的分析法設計

6.3.3小結

6.4滯後校正裝置及其參數的確定

6.4.1相位滯後校正裝置及其特性

6.4.2串聯滯後校正裝置的分析法設計

6.4.3小結

6.5滯後超前校正裝置及其參數的確定

6.5.1相位滯後超前校正裝置及其特性

6.5.2系統滯後超前校正的分析法設計

6.5.3小結

6.6期望對數頻率特性設計法

6.6.1期望法設計的基本概念

6.6.2常見系統的期望特性

6.6.3套用實例

6.6.4小結

6.7基於根軌跡法的串聯校正

6.7.1根軌跡法校正的基本概念

6.7.2利用根軌跡法設計超前校正裝置

6.7.3利用根軌跡法設計滯後校正裝置

6.7.4利用根軌跡法設計滯後超前校正裝置

6.8反饋校正裝置及其參數的確定

6.8.1反饋校正的基本概念

6.8.2反饋校正的設計方法

6.8.3常用反饋校正形式與功能

6.8.4小結

6.9控制系統校正的MATLAB套用

6.9.1MATLAB函式在控制系統校正中的套用

6.9.2基於Simulink的系統校正

習題

MATLAB實驗

第7章非線性控制系統

7.1非線性系統的基本概念

7.1.1非線性系統的數學描述

7.1.2非線性特性的分類

7.1.3非線性系統的特點

7.1.4非線性系統的分析和設計方法

7.2二階線性和非線性系統的相平面分析

7.2.1相平面、相軌跡和平衡點

7.2.2二階線性系統的特徵

7.2.3二階非線性系統的特徵

7.3非線性系統的相平面分析

7.3.1繪製相軌跡的方法

7.3.2相軌跡求系統暫態回響

7.3.3相軌跡分析非線性系統

7.4非線性特性的一種線性近似表示——描述函式

7.4.1描述函式的意義

7.4.2典型非線性特性的描述函式

7.4.3非線性系統的描述函式分析

7.5非線性環節的串並聯及系統的變換

7.5.1系統線性部分的變換與集中

7.5.2非線性環節串聯的特性

7.5.3非線性環節並聯的特性

7.6利用非線性特性改善線性系統的性能

7.7MATLAB在非線性控制系統中的套用

7.7.1利用MATLAB分析非線性系統的頻率特性與時域回響

7.7.2利用MATLAB繪製非線性系統的相平面圖

習題

MATLAB實驗

第8章離散控制系統的分析和綜合

8.1離散控制系統的基本概念

8.1.1離散控制系統的組成

8.1.2離散控制系統的特點

8.1.3離散控制系統的研究方法

8.2採樣過程與採樣定理

8.2.1採樣過程

8.2.2採樣定理

8.2.3零階保持器

8.3z變換

8.3.1z變換的定義

8.3.2z變換的方法

8.3.3z變換的性質

8.3.4z反變換

8.4離散控制系統的數學模型

8.4.1脈衝傳遞函式

8.4.2開環系統的脈衝傳遞函式

8.4.3離散控制系統的閉環脈衝傳遞函式

8.4.4套用z變換分析離散系統的局限性與條件

8.4.5差分方程

8.5穩定性分析

8.5.1離散控制系統穩定的充分必要條件

8.5.2離散控制系統的勞斯穩定判據

8.6穩態誤差分析

8.6.1離散系統的穩態誤差

8.6.2離散系統的型別與典型輸入信號作用下穩態誤差

8.7離散系統的動態性能分析

8.7.1離散系統的時間回響

8.7.2閉環極點與動態回響的關係

8.8離散系統的數字校正

8.8.1數字控制器的脈衝傳遞函式

8.8.2最少拍系統設計

8.9MATLAB在離散控制系統中的套用

8.9.1利用Toolbox工具箱分析離散系統

8.9.2利用Simulink分析離散系統

習題

MATLAB實驗

附錄A經典控制理論常用辭彙中英文對照表

附錄B控制系統分析中的MATLAB常用函式

附錄C拉普拉斯變換及有關性質

參考文獻