《自動控制系統設計與實現》是2020年科學出版社出版的圖書，作者是韓紅桂。
基本介紹
- 中文名：自動控制系統設計與實現
- 作者：韓紅桂
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2020年11月
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787030655578
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書系統地介紹了自動控制系統的設計原理及實現方法，旨在使讀者理解自動控制系統分類、數學模型及性能指標等基本理論，掌握PID 控制、頻率法校正、參考模型校正、極點配置、狀態觀測器及二次型最優控制等經典控制器的原理與設計方法，為培養學生的科學實驗和工程實踐能力奠定基礎。為了便於學生理解掌握，本書根據作者多年的教學實踐經驗，結合實際案例對自動控制系統的設計與實現進行詳細闡述，力爭將理論知識與實踐結合，引導學生提升知識套用能力，提高分析、解決問題的能力。
圖書目錄
前言
第 1章 緒論 1
1.1自動控制系統的基礎結構 2
1.2自動控制系統的分類 4
1.2.1開環控制系統和閉環控制系統 4
1.2.2恆值控制系統和隨動控制系統 4
1.2.3線性控制系統和非線性控制系統 5
1.2.4定常控制系統和時變控制系統 6
1.2.5連續控制系統和離散控制系統 6
1.2.6單輸入單輸出控制系統和多輸入多輸出控制系統 7
1.3自動控制系統的數學模型 7
1.3.1自動控制系統的微分方程 8
1.3.2自動控制系統的傳遞函式 11
1.3.3自動控制系統的狀態空間方程 21
1.4自動控制系統的性能指標 26
1.4.1自動控制系統的基本性能指標 26
1.4.2自動控制系統的典型輸入信號 27
1.4.3自動控制系統的時域性能指標 30
1.4.4一階自動控制系統的時域回響 32
1.4.5二階自動控制系統的時域回響 35
1.5自動控制系統的設計方法 41
1.6本章小結 43
1.7課後習題 43
第 2章 PID控制器設計與實現 45
2.1 PID控制器基本原理 46
2.1.1 PID控制器組成 46
2.1.2 PID控制器控制規律 49
2.2 PID控制器設計 54
2.2.1 PID控制器結構設計 54
vi自動控制系統設計與實現
2.2.2 PID控制器參數整定 55
2.3 PID控制系統設計範例 59
2.3.1二階系統 PID控制系統設計範例 59
2.3.2單級倒立擺 PID控制系統設計範例 62
2.3.3單容水箱 PID控制系統設計範例 66
2.3.4城市污水處理過程溶解氧濃度 PID控制系統設計範例 71
2.4本章小結 75
2.5課後習題 75
2.6程式附錄 76
第 3章 超前滯後校正控制系統設計與實現 78
3.1超前滯後校正原理 79
3.1.1超前校正法原理 79
3.1.2滯後校正法原理 81
3.1.3超前滯後校正法原理 83
3.2超前滯後校正控制系統設計 84
3.2.1超前校正法設計 84
3.2.2滯後校正法設計 87
3.2.3超前滯後校正法設計 89
3.3超前校正控制系統設計範例 92
3.3.1二階系統超前校正控制系統設計範例 92
3.3.2單級倒立擺超前校正控制系統設計範例 96
3.3.3單容水箱超前校正控制系統設計範例 99
3.3.4城市污水處理過程溶解氧濃度超前校正控制系統設計範例 103
3.4本章小結 107
3.5課後習題 108
3.6程式附錄 110
第 4章 參考模型校正控制系統設計與實現 115
4.1參考模型校正控制系統原理 116
4.1.1二階參考模型校正原理 117
4.1.2四階參考模型校正原理 119
4.2參考模型校正控制系統設計 121
4.2.1二階參考模型校正控制系統設計 121
4.2.2四階參考模型校正控制系統設計 123
4.3參考模型校正控制系統設計範例 130
4.3.1二階參考模型校正控制系統設計範例 130
4.3.2四階參考模型校正控制系統設計範例 134
4.3.3單級倒立擺參考模型校正控制系統設計範例 138
4.3.4單容水箱參考模型校正控制系統設計範例 141
4.3.5城市污水處理過程溶解氧濃度參考模型校正控制系統設計範例 144
4.4本章小結 146
4.5課後習題 146
4.6程式附錄 148
第 5章 極點配置控制系統設計與實現 154
5.1極點配置控制系統原理 155
5.1.1狀態反饋極點配置控制系統原理 156
5.1.2輸出反饋極點配置控制系統原理 157
5.2極點配置控制系統設計 158
5.2.1單輸入單輸出極點配置控制系統設計 158
5.2.2多輸入多輸出極點配置控制系統設計 159
5.3極點配置控制系統設計範例 163
5.3.1二階系統極點配置控制系統設計範例 163
5.3.2單級倒立擺極點配置控制系統設計範例 166
5.3.3單容水箱極點配置控制系統設計範例 171
5.3.4城市污水處理過程溶解氧濃度極點配置控制系統設計範例 174
5.4本章小結 177
5.5課後習題 177
5.6程式附錄 178
第 6章 帶狀態觀測器的控制系統設計與實現 183
6.1狀態觀測器原理 184
6.1.1全維狀態觀測器原理 184
6.1.2降維狀態觀測器原理 186
6.2狀態觀測器設計 188
6.2.1全維狀態觀測器設計 188
6.2.2降維狀態觀測器設計 191
6.3帶狀態觀測器的控制系統設計範例 193
6.3.1帶狀態觀測器的二階系統設計範例 193
6.3.2帶狀態觀測器的單級倒立擺控制系統設計範例 196
6.3.3帶狀態觀測器的單容水箱控制系統設計範例 199
6.3.4帶狀態觀測器的城市污水處理過程溶解氧濃度控制系統設計範例 201
6.4本章小結 205
6.5課後習題 205
6.6程式附錄 207
第 7章 線性二次型最優控制器的設計與實現 213
7.1線性二次型最優控制器原理 214
7.1.1性能指標的物理意義 214
7.1.2加權矩陣的選擇方法 217
7.1.3二次型最優控制器的分類 218
7.2線性二次型最優控制器設計 219
7.2.1有限時間 LQ問題的最優解 219
7.2.2無限時間 LQ問題的最優解 225
7.3線性二次型最優控制器設計範例 230
7.3.1二階系統線性二次型最優控制器設計範例 230
7.3.2單級倒立擺線性二次型最優控制器設計範例 234
7.3.3單容水箱線性二次型最優控制器設計範例 236
7.3.4城市污水處理過程溶解氧濃度線性二次型最優控制器設計範例 238
7.4本章小結 240
7.5課後習題 240
7.6程式附錄 242
