自動控制原理（第2版）上冊

《自動控制原理（第2版）上冊》是2003年7月16日高等教育出版社 出版的圖書，作者是黃家英。

基本介紹

• 中文名：自動控制原理(上冊)
• 作者：黃家英
• ISBN：9787302129691
• 頁數：502
• 定價：39.8 元
• 出版社：高等教育出版社
• 出版時間：2003-7-16
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書比較全面地覆蓋了大學本科“自動控制理論”課程的主要內容，是大學的本科基礎教材。本書在處理傳統控制理論與狀態空間控制理論的關係上，採取“數學描述統一，工程研究分開”的方法。在狀態空間控制理論的陳述方法上，本書努力避免單調的數學論證模式，而儘量聯繫工程實際，這些特點使本書既保持應有的理論水平，又適合於實際教學使用。

目錄

第1章　緒論

1.1　引言

1.2　自動控制系統的基本形式

1.2.1　開環控制系統

1.2.2　閉環控制系統

1.2.3　智慧型化發展趨勢

1.3　自動控制的基本方式

1.3.1　反饋控制與順饋控制

1.3.2　複合控制

1.4　自動控制系統的基本類型

1.4.1　連續控制系統與離散控制系統

1.4.2　線性控制系統與非線性控制系統

1.4.3　定常系統與時變系統

1.4.4　恆值控制系統與隨動控制系統

1.5　對自動控制系統的基本要求

1.5.1　基本要求

1.5.2　典型輸入信號

1.6　歷史的回顧與全書的體系結構

小結

典型例題分析

習題

第2章　控制系統的數學描述

2.1　引言

2.2　輸入輸出描述法

2.2.1　輸入輸出微分方程的建立及其求解

2.2.2　傳遞函式與傳遞函式的零點和極點、

2.2.3　典型環節的傳遞函式

2.2.4　多變數系統圖示法與反饋控制系統的傳遞函式

2.3　數學模型圖示法與反饋控制系統的傳遞函式

2.3.1　結構圖

2.3.2　信號流圖與梅森增益公式

2.3.3　狀態變數圖

2.3.4　反饋控制系統的傳遞函式

2.3.5　套用matlab求反饋控制系統的傳遞函式

2.4　狀態空間描述法

2.4.1　狀態與狀態間

2.4.2　控制系統的狀態空間表達式

2.4.3　線性定常穖狀態空間表達式的建立

2.4.4　系統零極點及其與傳遞函式零極點的關係

2.4.5　套用matlab求線性定常系統的狀態空間表達式

2.5　輸入輸出模型與狀態空間模型之間的相互轉換

2.5.1　由狀態空間模型轉換為傳遞函式（陣）

2.5.2　由傳遞函式轉換為狀態空間模型

2.5.3　套用matlab進行模型之間的相互轉換和求零極點

2.6　實際控制系統數學模型的建立

2.6.1　非線性數學模型的線性化

2.6.2　典型機電控制系統的傳遞函式與狀態空間表達式

2.6.3　典型機械系統的數學模型與相似性原理

2.6.4　典型液面控制系統的傳遞函式與狀態空間表達式

2.6.5　熱力控制系統的傳遞函式與狀態空間表達式

小結

典型例題分析

習題

第3章　線性控制系統的運動分析

第4章　根軌跡法

第5章　頻率回響分析法

第1章緒論

1.1自動控制

1.2反饋控制

1.3按擾動控制

1.4控制器的構成

1.5隨動系統與恆值調節系統

1.6自動控制理論的發展簡史

1.7自動控制學科在中國的發展歷程

附錄1中國學者在自動控制理論方面的研究成果

第2章控制系統的數學描述

2.1引言

2.2運動對象的微分方程描述

2.2.1列寫原始運動方程組

2.2.2非線性方程的線性化

2.2.3為複雜對象建立數學模型

2.2.4從原始方程組導出單變數微分方程

2.2.5離散時間運動方程

2.3微分方程的解的結構與運動的模態

2.4微分方程的解在初始時刻的跳變

2.5拉普拉斯變換

2.5.1拉普拉斯變換的定義

2.5.2拉普拉斯變換的基本性質

2.5.3用拉普拉斯變換解線性微分方程

2.6運動對象的狀態空間描述

2.6.1狀態變數、狀態向量與狀態空間

2.6.2狀態方程與輸出方程

2.6.3從原始方程組導出狀態方程組

2.6.4狀態向量的變換

2.7矩陣指數函式

2.7.1矩陣指數函式的定義與基本性質

2.7.2用矩陣指數函式解狀態方程

2.8狀態轉移矩陣

2.9運動對象的傳遞函式描述

2.9.1傳遞函式

2.9.2框圖

2.9.3傳遞函式的極點與零點

2.9.4傳遞函式的解耦零點

2.9.5傳遞函式矩陣

2.9.6狀態空間描述下的傳遞函式矩陣

2.10閉環系統的傳遞函式

2.10.1複雜框圖的傳遞函式

2.10.2閉環系統的傳遞函式

2.11控制系統的基本單元

2.12信號流圖

2.13控制系統的系統矩陣描述

2.13.1廣義狀態方程與系統矩陣

2.13.2系統矩陣描述下的傳遞函式矩陣

2.14系統矩陣的嚴格系統等價變換

2.14.1嚴格系統等價變換

2.14.2傳遞函式矩陣的史密斯麥克米倫標準形

2.14.3傳遞函式矩陣的極點和零點

2.15閉環系統的特徵多項式

2.16小結

附錄2.1從框圖求傳遞函式的流程

附錄2.2求多項式矩陣的史密斯標準形的例題

習題

第3章線性控制系統的運動

3.1引言

3.2穩定性問題

3.2.1運動的穩定性

3.2.2線性系統運動穩定性的充分必要條件

3.2.3穩定性的李雅普諾夫定義

3.2.4李雅普諾夫第一方法

3.3穩定性的代數判據

3.3.1勞斯判據

3.3.2赫爾維茨判據

3.3.3謝緒愷聶義勇判據

3.4參數對穩定性的影響

3.5參數的穩定區域

3.5.1單參數的穩定區域

3.5.2雙參數的穩定區域

3.6靜態誤差

3.6.1靜態誤差的定義

3.6.2靜態誤差係數

3.6.3靜態誤差的物理解釋

3.6.4關於擾動的靜態誤差

3.7控制系統的動態性能

3.7.1階躍回響

3.7.2衝激回響

3.81階單輸出系統的運動

3.9簡單2階單輸出系統的運動

3.9.1簡單2階系統的階躍回響

3.9.2簡單2階系統的動態性能指標

3.9.3簡單2階系統的衝激回響

3.9.4附有微分作用的2階線性系統

3.10高階單輸出系統的運動

3.10.1高階系統的2階近似

3.10.2開環系統的小參數對閉環系統的影響

3.10.3參數攝動下系統的魯棒性

3.11誤差積分指標

3.12交連

3.13控制系統的校正

3.13.1串聯校正

3.13.2局部反饋校正

3.14小結

習題

第4章線性控制系統的頻率回響分析

4.1引言

4.2傅立葉變換與非周期函式的頻譜

4.2.1周期函式的傅立葉級數

4.2.2非周期函式的傅立葉變換

4.2.3傅立葉變換與拉普拉斯變換的關係

4.3頻率特性函式

4.4頻率特性圖像

4.4.1幅相頻率特性圖

4.4.2對數頻率特性圖

4.4.3其他頻率特性函式及圖像

4.5基本單元的頻率特性函式

4.6複雜頻率特性圖的繪製

4.7頻率特性函式的幾項重要性質

4.8奈奎斯特穩定判據

4.8.1幅角原理

4.8.2奈奎斯特穩定判據

4.8.3奈奎斯特穩定判據套用舉例

4.8.4在逆幅相特性圖上套用奈奎斯特穩定判據

4.9控制系統的穩定裕度

4.10多輸入多輸出控制系統的特徵多項式穩定判據

4.11多輸入多輸出控制系統的特徵軌跡穩定判據

4.12對角優勢多變數控制系統的穩定條件

4.12.1對角優勢矩陣

4.12.2對角優勢的函式矩陣

4.12.3對角優勢系統的奈奎斯特穩定判據

4.13從開環頻率特性直接研究閉環系統

4.13.1從開環對數頻率特性研究閉環系統的穩定性

及靜態特性

4.13.2從開環對數頻率特性研究閉環系統的動態性能

4.14閉環系統的頻率特性圖

4.14.1閉環頻率特性各頻率段的主要特徵

4.14.2繪製閉環系統頻率特性圖的列線圖

4.15小結

附錄4.11次和2次多項式因子折線對數幅頻特性的修正曲線畫法

附錄4.2惰性單元折線對數幅頻特性的修正量ΔL(Δμ)

附錄4.3振盪單元諧振點的對數角頻率偏移量Δμr與諧振峰值

ΔLr(=20lgMr)

附錄4.41次和2次多項式因子的對數相頻特性曲線畫法

附錄4.5惰性單元對數相頻特性曲線的數據

附錄4.6振盪單元對數相頻特性曲線的數據

附錄4.7幅角原理的證明

習題

第5章線性控制系統頻率特性的校正與綜合

5.1引言

5.2串聯校正的試探綜合法

5.2.1超前校正的綜合

5.2.2滯後校正的綜合

5.2.3超前滯後校正的綜合

5.2.4控制系統動態品質受到的約束

5.3串聯校正的預期頻率特性綜合法

5.4典型4階開環傳遞函式的分頻段綜合

5.4.1高增益原則

5.4.2截止角頻率

5.4.3中頻段對數幅頻特性的斜率

5.4.4高頻段

5.4.5低頻段

5.4.6對象的極點與零點之利用

5.4.7典型4階模型的分頻段綜合舉例

5.5恆值調節系統的綜合

5.5.1恆值調節系統綜合的關鍵問題

5.5.2綜合恆值調節系統的約束條件

5.5.3系統受擾運動的數學模型

5.5.4恆值調節系統的綜合

5.5.5恆值調節系統綜合舉例

5.6局部反饋校正

5.7順饋控制

5.8多變數控制系統的正規矩陣設計方法

5.8.1控制系統的魯棒性與傳遞函式矩陣的關係

5.8.2正規矩陣設計方法的基本思路

5.8.3控制系統的正規矩陣參數最佳化設計方法

5.9正規矩陣參數最佳化設計方法的專家知識庫和設計流程

5.10正規矩陣參數最佳化方法設計實例

5.11控制系統的智慧型設計

5.12小結

附錄5.1關於複數矩陣的奇異值分解的若干補充知識

附錄5.2控制系統智慧型設計軟體IntelDes3.0

5.A2.1IntelDes3.0的功能及界面

5.A2.2矩陣檔案及其編輯

5.A2.3傳遞函式矩陣的分析

5.A2.4傳遞函式矩陣的運算

5.A2.5控制系統的設計

5.A2.6控制系統的仿真

習題

第6章根軌跡方法及控制系統根軌跡的校正

6.1引言

6.2根軌跡的基本概念及繪製

6.2.1根軌跡

6.2.2根軌跡的幅值條件和幅角條件

6.2.3計算機輔助繪製根軌跡

6.3根軌跡的基本性質

6.4根軌跡方法套用示例

6.4.1條件穩定系統

6.4.2增加極點或零點對根軌跡的影響

6.4.3參數根軌跡和根軌跡族

6.4.4延時系統

6.5補根軌跡的基本性質

6.5.1幾個示例

6.5.2補根軌跡的幅值條件和幅角條件

6.5.3補根軌跡的基本性質

6.6常用串聯校正裝置的性質

6.6.1超前校正裝置

6.6.2滯後校正裝置

6.6.3超前滯後校正裝置

6.7超前校正

6.7.1超前校正的基本設計方法

6.7.2設計示例

6.8滯後校正

6.8.1滯後校正的基本設計方法

6.8.2設計示例

6.9超前滯後校正

6.9.1超前滯後校正的一般設計方法

6.9.2設計示例

6.10小結

習題

上冊部分習題參考答案

上冊名詞索引

附：多變數控制系統分析和設計軟體IntelDes3.0(光碟)