《自動控制原理:理論篇》為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。《自動控制原理:理論篇》比較全面地介紹了自動控制系統分析與設計的基本理論和套用技術。內容包括：控制系統的數學模型，控制系統的時域分析與系統設計導論，控制系統的根軌跡分析與設計、頻域分析與設計、狀態空間分析與設計，離散控制系統的分析與設計以及非線性控制系統的分析。《自動控制原理:理論篇》知識點分布較寬，難度適中，突出了控制系統特性分析方法和控制器初步設計理念，強調了建立基本概念和掌握基本分析技能，所舉案例多在工業過程控制領域，尤其在電力工業領域，同時還給出了套用MATLAB工具進行輔助分析的提示。《自動控制原理:理論篇》可作為高等學校電氣信息類及相關專業教材，也可供從事自動化技術的工程技術人員學習參考。
基本介紹
- 書名：自動控制原理:理論篇
- 出版社：中國電力出版社
- 頁數：381頁
- 開本：16
- 品牌：中國電力出版社
- 作者：楊平 翁思義
- 出版日期：2009年2月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787508372624, 750837262X
內容簡介,圖書目錄,序言,
內容簡介
《自動控制原理:理論篇》由中國電力出版社出版。
圖書目錄
前言
第一章 緒論
第一節 引言
第二節 反饋控制系統的基本概念
第三節 方框圖表示法和控制系統組成要素
第四節 自動控制系統的分類
第五節 控制系統性能分析
第六節 自動控制系統的性能要求
習題一
第二章 控制系統的數學模型
第一節 引言
第二節 微分方程、傳遞函式和階躍回響
第三節 機理分析建模方法
第四節 典型環節的動態特性
第五節 方框圖等效轉換和信號流圖
第六節 狀態空間模型及求解
第七節 狀態空間模型的標準形
第八節 狀態空間模型的標準形變換
第九節 實驗建模方法
習題二
第三章 控制系統的時域分析
第一節 引言
第二節 時域性能指標
第三節 一階系統的時域分析
第四節 二階系統的時域分析
第五節 高階系統的動態回響及簡化分析
第六節 零極點分布對系統動態回響的影響
第七節 控制系統的穩定性與代數判據
第八節 控制系統的穩態誤差分析及誤差係數
第九節 李亞普諾夫穩定性分析
習題三
第四章 控制系統設計導論及時域設計
第一節 引言
第二節 系統結構設計
第三節 控制規律選擇
第四節 控制器參數整定
第五節 串級控制系統
第六節 多閉環控制系統
第七節 比值控制系統
第八節 前饋控制系統
第九節 解耦控制系統
第十節 遲延補償控制系統
第十一節 其他控制系統
習題四
第五章 控制系統的根軌跡分析與設計
第一節 引言
第二節 根軌跡的基本概念
第三節 繪製根軌跡圖的規則和方法
第四節 開環零極點對根軌跡的影響
第五節 控制系統的根軌跡設計
第六節 參變數根軌跡族
第七節 零度根軌跡
習題五
第六章 控制系統的頻域分析與設計
第一節 引言
第二節 頻率特性的基本概念
第三節 頻率特性的極坐標圖
第四節 頻率特性的對數坐標圖
第五節 控制系統的奈氏圖分析
第六節 控制系統的伯德圖分析
第七節 閉環系統頻率特性分析
第八節 控制系統的頻域設計
習題六
第七章 離散控制系統的分析與設計
第一節 引言
第二節 連續信號的採樣和復現
第三節 離散控制系統的數學模型
第四節 離散控制系統的性能分析
第五節 離散控制系統的設計
習題七
第八章 控制系統的狀態空間分析與設計
第一節 引言
第二節 離散狀態方程及時域解
第三節 連續狀態方程與離散狀態方程之間的轉換
第四節 狀態轉移矩陣的計算
第五節 系統的穩定性、能控性和能觀性分析
第六節 線性定常系統的結構分解
第七節 閉環控制系統的狀態空間分析
第八節 用極點配置法設計狀態控制器
第九節 用極點配置法設計狀態觀測器
第十節 最優控制概論
習題八
第九章 非線性控制系統的分析與設計
第一節 引言
第二節 非線性控制系統的描述函式分析
第三節 非線性控制系統的相平面分析
第四節 非線性控制系統設計
習題九
附錄
附錄1拉普拉斯變換表及定理
附錄2用拉氏變換求解微分方程
附錄3Z變換表及定理
附錄4z反變換解算
附錄5典型系統的根軌跡圖
附錄6習題參考答案
參考文獻
第一章 緒論
第一節 引言
第二節 反饋控制系統的基本概念
第三節 方框圖表示法和控制系統組成要素
第四節 自動控制系統的分類
第五節 控制系統性能分析
第六節 自動控制系統的性能要求
習題一
第二章 控制系統的數學模型
第一節 引言
第二節 微分方程、傳遞函式和階躍回響
第三節 機理分析建模方法
第四節 典型環節的動態特性
第五節 方框圖等效轉換和信號流圖
第六節 狀態空間模型及求解
第七節 狀態空間模型的標準形
第八節 狀態空間模型的標準形變換
第九節 實驗建模方法
習題二
第三章 控制系統的時域分析
第一節 引言
第二節 時域性能指標
第三節 一階系統的時域分析
第四節 二階系統的時域分析
第五節 高階系統的動態回響及簡化分析
第六節 零極點分布對系統動態回響的影響
第七節 控制系統的穩定性與代數判據
第八節 控制系統的穩態誤差分析及誤差係數
第九節 李亞普諾夫穩定性分析
習題三
第四章 控制系統設計導論及時域設計
第一節 引言
第二節 系統結構設計
第三節 控制規律選擇
第四節 控制器參數整定
第五節 串級控制系統
第六節 多閉環控制系統
第七節 比值控制系統
第八節 前饋控制系統
第九節 解耦控制系統
第十節 遲延補償控制系統
第十一節 其他控制系統
習題四
第五章 控制系統的根軌跡分析與設計
第一節 引言
第二節 根軌跡的基本概念
第三節 繪製根軌跡圖的規則和方法
第四節 開環零極點對根軌跡的影響
第五節 控制系統的根軌跡設計
第六節 參變數根軌跡族
第七節 零度根軌跡
習題五
第六章 控制系統的頻域分析與設計
第一節 引言
第二節 頻率特性的基本概念
第三節 頻率特性的極坐標圖
第四節 頻率特性的對數坐標圖
第五節 控制系統的奈氏圖分析
第六節 控制系統的伯德圖分析
第七節 閉環系統頻率特性分析
第八節 控制系統的頻域設計
習題六
第七章 離散控制系統的分析與設計
第一節 引言
第二節 連續信號的採樣和復現
第三節 離散控制系統的數學模型
第四節 離散控制系統的性能分析
第五節 離散控制系統的設計
習題七
第八章 控制系統的狀態空間分析與設計
第一節 引言
第二節 離散狀態方程及時域解
第三節 連續狀態方程與離散狀態方程之間的轉換
第四節 狀態轉移矩陣的計算
第五節 系統的穩定性、能控性和能觀性分析
第六節 線性定常系統的結構分解
第七節 閉環控制系統的狀態空間分析
第八節 用極點配置法設計狀態控制器
第九節 用極點配置法設計狀態觀測器
第十節 最優控制概論
習題八
第九章 非線性控制系統的分析與設計
第一節 引言
第二節 非線性控制系統的描述函式分析
第三節 非線性控制系統的相平面分析
第四節 非線性控制系統設計
習題九
附錄
附錄1拉普拉斯變換表及定理
附錄2用拉氏變換求解微分方程
附錄3Z變換表及定理
附錄4z反變換解算
附錄5典型系統的根軌跡圖
附錄6習題參考答案
參考文獻
序言
在自動控制技術被廣泛套用的今天，越來越多的人想要了解和掌握自動控制原理，尤其是那些可能從事和接觸自動化科技的科技人員。學習自動控制原理課程就成為熟悉自動控制的基礎知識、理解控制系統的工作原理及掌握自動控制系統的分析和設計基本技能的主要途徑。學習自動控制原理課程首先需要有一本好的教材。這對於學生來說，是請到了一個好的書本教師，而對於教授此課的教師來說，是得到了一個精心設計的參考教案。對於這個學生和教師在幾個月的課程學習中共同依賴的課本，自然有許多理想特性的期待。這些期待也正是我們編書者的努力目標。
就知識點的分布而言，本書有較大的寬度，可以覆蓋常用的原理性的全部基礎知識。
就論述知識的深度而言，本書採用以建立基本概念和掌握基本分析技能夠用為度的原則。因為所講述的多種分析方法都是前人精心開發並已得到理論證明和多年實踐檢驗的，所以本書不加證明地直接引用，只是為了讓學生在有限時間內學習更多的有用知識和掌握更本質的概念和技能。為此，學生也應當採用“拿來先用”和“邊用邊理解其本質”的學習策略。
就自動控制原理課程的本質而言，本書突出的是自動控制系統的特性分析方法和控制器的初步設計理念。我們所期待的一個控制工程師或科技人員面對一個自動控制系統時可表現的能力是：首先，他會用方框圖變換或信號流圖法將該系統分解成環節或綜合成大的系統；其次，他會用機理建模或實驗建模法建立系統的數學模型，可能是傳遞函式、或是狀態方程形式；第三，他會用系統分析方法分析出系統的基本特性，比如說，穩定性、快速性或穩態誤差等；第四，他會用控制器的設計方法設計控制器或利用系統分析方法改進系統特性。
就自動控制原理課程的主要內容——系統特性分析方法而言，可謂豐富多彩、各有千秋。系統特性分析方法可主要分為時域法、根軌跡法、頻域法和狀態空間法四種。前三種方法都是基於傳遞函式模型，第四種方法基於狀態方程模型。時域法是最基本的，它以階躍回響直觀地定義了時域性能指標，用勞斯判據可輕鬆判別系統穩定性，用穩態誤差係數可定量分析系統的穩態誤差。根軌跡法則利用變開環增益在閉環根平面上展示了系統的動態特性變化。頻域法則利用對數幅頻特性曲線直觀地表示了系統的頻率回響。狀態空間法則可利用矩陣變換分析出系統的可控性和可觀性。四種方法構成了控制理論的基礎。不管是控制專業的學生還是非控制專業的學生都應該知道這四種方法，差別只在於程度上的深淺。
就控制系統的初步設計知識而言，在一般的自動控制原理教科書並不編入，而本書用了一整章的篇幅（第四章 ）。這是因為系統分析的目的就是為了設計和套用，連在一起考慮讓學生更能體會到分析的用處和套用的效果。雖然控制專業的學生有後續的控制系統課程，但是早一點把設計和分析聯繫在一起對他們有很多益處，這對於非控制專業的學生更加有必要。
就知識點的分布而言，本書有較大的寬度，可以覆蓋常用的原理性的全部基礎知識。
就論述知識的深度而言，本書採用以建立基本概念和掌握基本分析技能夠用為度的原則。因為所講述的多種分析方法都是前人精心開發並已得到理論證明和多年實踐檢驗的，所以本書不加證明地直接引用，只是為了讓學生在有限時間內學習更多的有用知識和掌握更本質的概念和技能。為此，學生也應當採用“拿來先用”和“邊用邊理解其本質”的學習策略。
就自動控制原理課程的本質而言，本書突出的是自動控制系統的特性分析方法和控制器的初步設計理念。我們所期待的一個控制工程師或科技人員面對一個自動控制系統時可表現的能力是：首先，他會用方框圖變換或信號流圖法將該系統分解成環節或綜合成大的系統；其次，他會用機理建模或實驗建模法建立系統的數學模型，可能是傳遞函式、或是狀態方程形式；第三，他會用系統分析方法分析出系統的基本特性，比如說，穩定性、快速性或穩態誤差等；第四，他會用控制器的設計方法設計控制器或利用系統分析方法改進系統特性。
就自動控制原理課程的主要內容——系統特性分析方法而言，可謂豐富多彩、各有千秋。系統特性分析方法可主要分為時域法、根軌跡法、頻域法和狀態空間法四種。前三種方法都是基於傳遞函式模型，第四種方法基於狀態方程模型。時域法是最基本的，它以階躍回響直觀地定義了時域性能指標，用勞斯判據可輕鬆判別系統穩定性，用穩態誤差係數可定量分析系統的穩態誤差。根軌跡法則利用變開環增益在閉環根平面上展示了系統的動態特性變化。頻域法則利用對數幅頻特性曲線直觀地表示了系統的頻率回響。狀態空間法則可利用矩陣變換分析出系統的可控性和可觀性。四種方法構成了控制理論的基礎。不管是控制專業的學生還是非控制專業的學生都應該知道這四種方法，差別只在於程度上的深淺。
就控制系統的初步設計知識而言，在一般的自動控制原理教科書並不編入，而本書用了一整章的篇幅（第四章 ）。這是因為系統分析的目的就是為了設計和套用，連在一起考慮讓學生更能體會到分析的用處和套用的效果。雖然控制專業的學生有後續的控制系統課程，但是早一點把設計和分析聯繫在一起對他們有很多益處，這對於非控制專業的學生更加有必要。
