自動控制原理（第4版）

《自動控制原理（第4版）》是2018年1月電子工業出版社出版的圖書，作者是劉文定、謝克明。

基本介紹

• 中文名：自動控制原理（第4版）
• 作者：劉文定、謝克明
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2018年1月
• 頁數：324 頁
• 定價：45 元
• 開本：16 開
• ISBN：9787121332487

內容簡介

本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，全面地闡述自動控制的理論及套用。全書共分8章和2個附錄，主要內容包括：線性系統的數學模型、時域回響分析、根軌跡法、頻域特性分析、控制系統的設計與校正、非線性系統分析、採樣控制系統，以及在MATLAB/Simulink支持下對控制系統進行計算機輔助分析與設計。全書內容取材新穎，闡述深入淺出。為便於自學，各章均附有典型題詳解、精選習題和考研試題。

本書可作為高等院校自動化等專業的本科生教材，也可供相關專業的研究生或從事自動化技術工作的人員參考。

圖書目錄

第1章 緒論

1.1 開環控制和閉環控制

1.1.1 開環控制

1.1.2 閉環控制(反饋控制)

1.2 自動控制系統的組成及術語

1.3 自動控制系統的類型

1.3.1 按信號流向劃分

1.3.2 按系統輸入信號劃分

1.3.3 線性系統和非線性系統

1.3.4 定常系統和時變系統

1.3.5 連續系統和離散系統

1.3.6 單輸入單輸出系統與多輸入多輸出系統

1.4 自動控制系統性能的基本要求

1.5 自動控制課程的主要任務

1.5.1 階躍函式

1.5.2 斜坡函式(等速度函式)

1.5.3 拋物線函式(等加速度函式)

1.5.4 脈衝函式

1.5.5 正弦函式

1.6 自動控制系統實例

1.6.1 造紙機分部傳動控制系統

1.6.2 穀物濕度控制系統

1.6.3 烘烤爐溫度控制系統

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

第2章 線性系統的數學模型

2.1 線性系統的微分方程

2.2 微分方程的線性化

2.3 傳遞函式

2.3.1 傳遞函式的概念

2.3.2 傳遞函式的特點

2.3.3 典型環節的傳遞函式

2.4 方框圖

2.4.1 方框圖概述

2.4.2 系統方框圖的構成

2.4.3 環節間的連線

2.4.4 方框圖的變換和簡化

2.5 信號流圖

2.5.1 信號流圖的定義

2.5.2 系統的信號流圖

2.5.3 信號流圖的定義和術語

2.5.4 信號流圖的性質及簡化

2.5.5 信號流圖的增益公式

2.6 MATLAB/Simulink中數學模型的表示

2.6.1 傳遞函式

2.6.2 傳遞函式的特徵根及零、極點圖

2.6.3 控制系統的方框圖模型

2.6.4 控制系統的零、極點模型

2.6.5 狀態空間表達式

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

第3章 控制系統的時域分析

3.1 線性定常系統的時域回響

3.2 控制系統時域回響的性能指標

3.2.1 穩態性能指標

3.2.2 動態性能指標

3.3 線性定常系統的穩定性

3.3.1 穩定性的概念

3.3.2 線性定常系統穩定的充分必要條件

3.3.3 勞斯判據(Routh判據)

3.3.4 赫爾維茨判據(Hurwitz判據)

3.3.5 系統參數對穩定性的影響

3.3.6 相對穩定性和穩定裕量

3.4 系統的穩態誤差

3.4.1 誤差及穩態誤差的定義

3.4.2 穩態誤差分析

3.4.3 穩態誤差的計算

3.4.4 套用靜態誤差係數計算給定信號作用下的穩態誤差

3.4.5 擾動信號作用下的穩態誤差與系統結構的關係

3.4.6 改善系統穩態精度的途徑

3.4.7 系統的動態誤差係數

3.5 一階系統的時域回響

3.5.1 數學模型

3.5.2 單位階躍回響

3.5.3 性能指標

3.5.4 一階系統的單位脈衝回響

3.6 二階系統的時域回響

3.6.1 二階系統的數學模型

3.6.2 二階系統的單位階躍回響

3.6.3 二階系統的單位脈衝回響

3.7 高階系統的瞬態回響

3.7.1 高階系統的瞬態回響

3.7.2 高階系統的降階

3.7.3 零、極點對階躍回響的影響

3.8 用MATLAB/Simulink進行瞬態回響分析

3.8.1 單位脈衝回響

3.8.2 單位階躍回響

3.8.3 斜坡回響

3.8.4 任意函式作用下系統的回響

3.8.5 由系統傳遞函式求系統的回響

3.8.6 系統階躍回響的性能指標

3.8.7 Simulink建模與仿真

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

第4章 根軌跡法

4.1 根軌跡的基本概念

4.1.1 根軌跡

4.1.2 根軌跡的基本條件

4.2 繪製根軌跡的基本規則

4.3 根軌跡繪製舉例

4.4 廣義根軌跡

4.4.1 參數根軌跡

4.4.2 多參數根軌跡簇

4.4.3 正反饋系統的根軌跡(零度根軌跡)

4.5 根軌跡分析系統的性能

4.5.1 根軌跡確定系統的閉環極點

4.5.2 根軌跡分析系統的動態特性

4.5.3 開環零點對根軌跡的影響

4.5.4 開環極點對根軌跡的影響

4.6 MATLAB繪製系統的根軌跡

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

第5章 控制系統的頻域分析

5.1 頻率特性

5.1.1 頻率特性概述

5.1.2 頻率特性的求取

5.1.3 頻域性能指標

5.2 典型環節的頻率特性

5.2.1 概述

5.2.2 典型環節的頻率特性

5.3 系統的開環頻率特性

5.3.1 系統的開環對數頻率特性

5.3.2 系統開環極坐標圖(奈氏圖)

5.3.3 最小相位和非最小相位系統

5.4 奈奎斯特穩定判據

5.4.1 映射定理

5.4.2 Nyquist軌跡及其映射

5.4.3 Nyquist穩定判據一

5.4.4 Nyquist穩定判據二

5.4.5 Nyquist對數穩定判據

5.5 控制系統的相對穩定性

5.5.1 增益裕量

5.5.2 相角裕量

5.5.3 用幅相頻率特性曲線分析系統穩定性

5.6 閉環系統的頻率特性

5.6.1 等M圓(等幅值軌跡)

5.6.2 等N圓(等相角軌跡)

5.6.3 利用等M圓和等N圓求單位反饋系統的閉環頻率特性

5.6.4 非單位反饋系統的閉環頻率特性

5.7 用頻率特性分析系統品質

5.7.1 閉環頻域性能指標與時域性能指標的關係

5.7.2 開環頻率特性與時域回響的關係

5.8 MATLAB頻域特性分析

5.8.1 Bode圖

5.8.2 Nyquist圖

5.8.3 Nichols圖

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

第6章 控制系統的設計與校正

6.1 概述

6.1.1 系統的性能指標

6.1.2 系統的校正

6.2 線性系統的基本控制規律

6.2.1 比例(P)控制作用

6.2.2 比例微分(PD)控制作用

6.2.3 積分(I)控制作用

6.2.4 比例積分微分(PID)控制作用

6.3 校正裝置及其特性

6.3.1 無源超前校正裝置

6.3.2 無源滯後校正裝置

6.3.3 無源滯後超前校正裝置

6.4 頻率法進行串聯校正

6.4.1 頻率法的串聯超前校正

6.4.2 頻率法的串聯滯後校正

6.4.3 頻率法的串聯滯後超前校正

6.4.4 按期望特性對系統進行串聯校正

6.5 反饋校正

6.5.1 比例負反饋校正

6.5.2 微分負反饋校正

6.5.3 反饋校正的設計

6.6 複合校正

6.6.1 反饋控制與前饋校正的複合控制

6.6.2 反饋控制與擾動補償校正的複合控制

6.7 基於MATLAB和Simulink的線性控制系統設計

6.7.1 相位超前校正

6.7.2 相位滯後校正

6.7.3 Simulink下的系統設計和校正

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

第7章 非線性系統分析

7.1 非線性系統概述

7.1.1 非線性系統的特點

7.1.2 非線性系統的分析和設計方法

7.2 典型非線性特性

7.3 相平面分析法

7.3.1 相平面的基本概念

7.3.2 線性系統的相軌跡

7.3.3 二階非線性系統的線性化

7.3.4 相軌跡圖的繪製

7.3.5 由相軌跡圖求時間

7.3.6 非線性系統的相平面分析

7.4 描述函式法

7.4.1 描述函式的定義

7.4.2 典型非線性環節的描述函式

7.4.3 非線性系統的簡化

7.4.4 描述函式分析法

7.5 基於Simulink的非線性系統分析

7.5.1 非線性系統的特點

7.5.2 非線性系統的回響

7.5.3 非線性系統的相軌跡

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

第8章 採樣控制系統

8.1 概述

8.2 採樣過程與採樣定理

8.3 採樣信號保持器

8.3.1 零階保持器

8.3.2 一階保持器

8.4 Z變換

8.4.1 Z變換定義

8.4.2 Z變換方法

8.4.3 Z變換性質

8.4.4 Z反變換

8.5 採樣系統的數學模型

8.5.1 線性定常差分方程

8.5.2 差分方程求解

8.5.3 脈衝傳遞函式(Z傳遞函式)

8.6 採樣系統的穩定性分析

8.6.1 採樣系統的穩定條件

8.6.2 勞斯穩定判據

8.6.3 朱利穩定判據

8.6.4 採樣周期與開環增益對穩定性的影響

8.7 採樣系統的穩態誤差

8.7.1 單位階躍輸入時的穩態誤差

8.7.2 單位斜坡輸入時的穩態誤差

8.7.3 單位加速度輸入時的穩態誤差

8.8 採樣系統的暫態回響與脈衝傳遞函式零、極點分布的關係

8.9 採樣系統的校正

8.9.1 數字控制器的脈衝傳遞函式

8.9.2 最少拍系統的脈衝傳遞函式

8.9.3 求取數字控制器的脈衝傳遞函式

8.9.4 關於閉環脈衝傳遞函式Φ(z)或Φe(z)的討論

8.10 MATLAB在採樣系統中的套用

8.10.1 連續系統的離散化

8.10.2 求採樣系統的回響

8.10.3 採樣系統的最少拍設計

本章小結

本章典型題、考研題詳解及習題

附錄A 常用函式的拉普拉斯變換表

附錄B 常用函式的Z變換表

參考文獻