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自動控制理論 版權信息
- ISBN：9787111283614
- 條形碼：9787111283614 ; 978-7-111-28361-4
- 裝幀：暫無
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
自動控制理論 本書特色
本書基于系統(tǒng)的輸入/輸出響應，論述反饋控制原理及其改善系統(tǒng)動態(tài)過程和處理系統(tǒng)不確定性的方法。為適應信息時代的控制科學與工程的需要,本書在課程體系與內容上作了較大幅度的更新。全書以控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主線，圍繞 "動態(tài)、建模、互聯(lián)和不確定性"4個重要概念展開。全書共7章，包括緒論、動態(tài)系統(tǒng)模型、連續(xù)時間線性系統(tǒng)的時域分析、線性控制系統(tǒng)的頻域分析、線性控制系統(tǒng)的綜合與校正、非線性控制系統(tǒng)分析、離散控制系統(tǒng)的基本理論。
本書可作為高等院校自動化、電氣工程與信息技術專業(yè)本科生的教材，也可作為理工科其他專業(yè)學習自動控制理論的本科生、研究生和科技人員的參考書。
自動控制理論 目錄
目 錄
前言
第1章 緒論1
1.1 引言1
1.2 自動控制理論的建立和發(fā)展1
1.3 自動控制系統(tǒng)的基本概念3
1.3.1 自動控制問題3
1.3.2 控制系統(tǒng)的基本術語4
1.3.3 自動控制系統(tǒng)的構成和要素5
1.3.4 開環(huán)控制與反饋控制的特點6
1.3.5 對控制系統(tǒng)的要求6
1.3.6 控制系統(tǒng)的分類7
1.4 自動控制理論的基本概念及
主要內容7
1.5 小結8
1.6 習題8
第2章 動態(tài)系統(tǒng)模型9
2.1 引言9
2.2 系統(tǒng)的時域模型9
2.2.1 常微分方程模型9
2.2.2 非線性系統(tǒng)的局部線性化
模型11
2.2.3 "黑箱"模型15
2.3 復頻域模型與傳遞函數(shù)17
2.3.1 Laplace變換17
2.3.2 傳遞函數(shù)20
2.3.3 典型環(huán)節(jié)21
2.3.4 傳遞函數(shù)的兩個標準式21
2.4 結構圖及系統(tǒng)互聯(lián)23
2.4.1 結構圖23
2.4.2 系統(tǒng)互聯(lián)結構24
2.5 信號流圖及Mason增益
公式27
2.5.1 信號流圖27
2.5.2 Mason增益公式28
2.6 閉環(huán)系統(tǒng)的特性29
2.7 小結32
2.8 習題32
第3章 連續(xù)時間線性系統(tǒng)的時
域分析36
3.1 典型輸入信號及其Laplace
變換36
3.1.1 階躍函數(shù)36
3.1.2 斜坡函數(shù)36
3.1.3 拋物線函數(shù)37
3.1.4 脈沖函數(shù)37
3.1.5 正弦函數(shù)37
3.2 線性時不變系統(tǒng)的時域響應38
3.2.1 用線性微分方程理論分析38
3.2.2 用Laplace變換分析39
3.3 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性40
3.3.1 穩(wěn)定性的概念41
3.3.2 線性時不變系統(tǒng)穩(wěn)定的條件42
3.3.3 Routh-Hurwitz判據(jù)44
3.4 控制系統(tǒng)的性能指標47
3.4.1 暫態(tài)性能47
3.4.2 穩(wěn)態(tài)性能48
3.5 典型一階系統(tǒng)49
3.5.1 單位階躍響應49
3.5.2 單位斜坡響應50
3.5.3 單位加速度響應50
3.6 典型二階系統(tǒng)50
3.6.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學模型51
3.6.2 系統(tǒng)的特征根與參量ζ、ωn
的關系52
3.6.3 單位階躍響應53
3.6.4 單位斜坡響應56
3.6.5 改善二階系統(tǒng)的性能57
3.7 高階系統(tǒng)的響應59
3.7.1 高階系統(tǒng)單位階躍響應59
3.7.2 閉環(huán)主導極點60
3.8 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能60
3.8.1 基本概念60
3.8.2 系統(tǒng)類型與穩(wěn)態(tài)誤差的關系62
3.8.3 典型輸入的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差63
3.8.4 擾動穩(wěn)態(tài)誤差63
3.9 根軌跡法65
3.9.1 基本概念65
3.9.2 根軌跡的幅值條件及相角
條件66
3.9.3 根軌跡的作圖規(guī)則67
3.9.4 參數(shù)根軌跡71
3.10 小結72
3.11 習題72
第4章 線性控制系統(tǒng)的頻域
分析76
4.1 頻率特性76
4.1.1 頻率響應76
4.1.2 Fourier變換和廣義頻率
特性78
4.2 頻率特性曲線79
4.2.1 典型環(huán)節(jié)的頻率特性曲線79
4.2.2 開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線84
4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性的環(huán)路分析85
4.3.1 環(huán)路分析85
4.3.2 相對穩(wěn)定性與穩(wěn)定裕度87
4.4 Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)及其應用89
4.4.1 幅角原理89
4.4.2 Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)91
4.4.3 Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)的應用94
4.4.4 模型擾動的穩(wěn)定魯棒性96
4.5 Bode圖及其應用97
4.5.1 Bode圖的概念97
4.5.2 典型環(huán)節(jié)的Bode圖99
4.5.3 復雜系統(tǒng)開環(huán)Bode圖的漸近線
描圖法103
4.5.4 對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)105
4.5.5 Bode幅相關系式與*小相位
系統(tǒng)106
4.5.6 穩(wěn)定裕度的計算108
4.6 利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)
的性能112
4.6.1 低頻漸近線與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的
關系112
4.6.2 交越區(qū)的頻率特性與系統(tǒng)動態(tài)
性能的關系112
4.6.3 高頻段頻率特性對系統(tǒng)性能的
影響115
4.7 閉環(huán)頻域分析116
4.7.1 閉環(huán)頻率特性116
4.7.2 用MATLAB程序求閉環(huán)頻率
特性117
4.7.3 閉環(huán)頻率特性的幾個特征量118
4.7.4 閉環(huán)頻域指標119
4.8 小結122
4.9 習題123
第5章 線性控制系統(tǒng)的綜合與
校正126
5.1 引言126
5.1.1 校正方式126
5.1.2 校正目標127
5.1.3 校正的基本思路127
5.1.4 性能指標127
5.2 環(huán)路整形128
5.3 串聯(lián)校正131
5.3.1 串聯(lián)超前校正132
5.3.2 串聯(lián)滯后校正136
5.3.3 串聯(lián)滯后-超前校正142
5.4 復合校正152
5.5 局部反饋校正157
5.6 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能約束159
5.6.1 過程輸入信號幅值與模型攝動
邊界159
5.6.2 非*小相位系統(tǒng)的性能約束162
5.6.3 非*小相位系統(tǒng)的穩(wěn)定補償
器的存在條件165
5.7 極點配置設計166
5.8 小結173
5.9 習題173
第6章 非線性控制系統(tǒng)分析175
6.1 非線性控制系統(tǒng)概述175
6.1.1 控制系統(tǒng)中的典型非線性
特性175
6.1.2 非線性控制系統(tǒng)的特殊性177
6.1.3 非線性控制系統(tǒng)的分析方法178
6.2 相平面法178
6.2.1 相平面的基本概念178
6.2.2 繪制相平面圖的等傾線法181
6.2.3 二階線性系統(tǒng)的奇點和相
軌跡182
6.2.4 非線性系統(tǒng)的相平面分析184
6.2.5 相平面法分析小結187
6.3 描述函數(shù)法188
6.3.1 描述函數(shù)的基本內容188
6.3.2 典型非線性特性的描述函數(shù)190
6.3.3 非線性特性的合并193
6.3.4 用描述函數(shù)法分析非線性
系統(tǒng)194
6.4 改善非線性系統(tǒng)性能的措施
及運用非線性特性198
6.4.1 改善非線性系統(tǒng)性能的措施198
6.4.2 運用非線性特性199
6.5 小結200
6.6 習題200
第7章 離散控制系統(tǒng)的基本理論203
7.1 引言203
7.2 信號的采樣與保持204
7.2.1 采樣過程204
7.2.2 理想采樣信號的數(shù)學描述205
7.2.3 采樣定理及采樣周期的選取207
7.2.4 信號的保持210
7.3 z變換理論212
7.3.1 z變換定義212
7.3.2 z變換的基本定理213
7.3.3 z變換的求法217
7.3.4 z反變換及其求法219
7.4 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學描述222
7.4.1 差分方程與離散傳遞函數(shù)222
7.4.2 脈沖傳遞函數(shù)225
7.5 離散控制系統(tǒng)的分析228
7.5.1 s域到z域的映射228
7.5.2 離散控制系統(tǒng)的響應228
7.5.3 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)229
7.5.4 離散控制系統(tǒng)的暫態(tài)響應231
7.5.5 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差232
7.6 線性離散控制系統(tǒng)的校正234
7.6.1 *少拍控制234
7.6.2 有限拍控制236
7.6.3 離散PID控制236
7.7 小結237
7.8 習題238
參考文獻240
前言
第1章 緒論1
1.1 引言1
1.2 自動控制理論的建立和發(fā)展1
1.3 自動控制系統(tǒng)的基本概念3
1.3.1 自動控制問題3
1.3.2 控制系統(tǒng)的基本術語4
1.3.3 自動控制系統(tǒng)的構成和要素5
1.3.4 開環(huán)控制與反饋控制的特點6
1.3.5 對控制系統(tǒng)的要求6
1.3.6 控制系統(tǒng)的分類7
1.4 自動控制理論的基本概念及
主要內容7
1.5 小結8
1.6 習題8
第2章 動態(tài)系統(tǒng)模型9
2.1 引言9
2.2 系統(tǒng)的時域模型9
2.2.1 常微分方程模型9
2.2.2 非線性系統(tǒng)的局部線性化
模型11
2.2.3 "黑箱"模型15
2.3 復頻域模型與傳遞函數(shù)17
2.3.1 Laplace變換17
2.3.2 傳遞函數(shù)20
2.3.3 典型環(huán)節(jié)21
2.3.4 傳遞函數(shù)的兩個標準式21
2.4 結構圖及系統(tǒng)互聯(lián)23
2.4.1 結構圖23
2.4.2 系統(tǒng)互聯(lián)結構24
2.5 信號流圖及Mason增益
公式27
2.5.1 信號流圖27
2.5.2 Mason增益公式28
2.6 閉環(huán)系統(tǒng)的特性29
2.7 小結32
2.8 習題32
第3章 連續(xù)時間線性系統(tǒng)的時
域分析36
3.1 典型輸入信號及其Laplace
變換36
3.1.1 階躍函數(shù)36
3.1.2 斜坡函數(shù)36
3.1.3 拋物線函數(shù)37
3.1.4 脈沖函數(shù)37
3.1.5 正弦函數(shù)37
3.2 線性時不變系統(tǒng)的時域響應38
3.2.1 用線性微分方程理論分析38
3.2.2 用Laplace變換分析39
3.3 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性40
3.3.1 穩(wěn)定性的概念41
3.3.2 線性時不變系統(tǒng)穩(wěn)定的條件42
3.3.3 Routh-Hurwitz判據(jù)44
3.4 控制系統(tǒng)的性能指標47
3.4.1 暫態(tài)性能47
3.4.2 穩(wěn)態(tài)性能48
3.5 典型一階系統(tǒng)49
3.5.1 單位階躍響應49
3.5.2 單位斜坡響應50
3.5.3 單位加速度響應50
3.6 典型二階系統(tǒng)50
3.6.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學模型51
3.6.2 系統(tǒng)的特征根與參量ζ、ωn
的關系52
3.6.3 單位階躍響應53
3.6.4 單位斜坡響應56
3.6.5 改善二階系統(tǒng)的性能57
3.7 高階系統(tǒng)的響應59
3.7.1 高階系統(tǒng)單位階躍響應59
3.7.2 閉環(huán)主導極點60
3.8 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能60
3.8.1 基本概念60
3.8.2 系統(tǒng)類型與穩(wěn)態(tài)誤差的關系62
3.8.3 典型輸入的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差63
3.8.4 擾動穩(wěn)態(tài)誤差63
3.9 根軌跡法65
3.9.1 基本概念65
3.9.2 根軌跡的幅值條件及相角
條件66
3.9.3 根軌跡的作圖規(guī)則67
3.9.4 參數(shù)根軌跡71
3.10 小結72
3.11 習題72
第4章 線性控制系統(tǒng)的頻域
分析76
4.1 頻率特性76
4.1.1 頻率響應76
4.1.2 Fourier變換和廣義頻率
特性78
4.2 頻率特性曲線79
4.2.1 典型環(huán)節(jié)的頻率特性曲線79
4.2.2 開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性曲線84
4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性的環(huán)路分析85
4.3.1 環(huán)路分析85
4.3.2 相對穩(wěn)定性與穩(wěn)定裕度87
4.4 Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)及其應用89
4.4.1 幅角原理89
4.4.2 Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)91
4.4.3 Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)的應用94
4.4.4 模型擾動的穩(wěn)定魯棒性96
4.5 Bode圖及其應用97
4.5.1 Bode圖的概念97
4.5.2 典型環(huán)節(jié)的Bode圖99
4.5.3 復雜系統(tǒng)開環(huán)Bode圖的漸近線
描圖法103
4.5.4 對數(shù)穩(wěn)定判據(jù)105
4.5.5 Bode幅相關系式與*小相位
系統(tǒng)106
4.5.6 穩(wěn)定裕度的計算108
4.6 利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)
的性能112
4.6.1 低頻漸近線與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的
關系112
4.6.2 交越區(qū)的頻率特性與系統(tǒng)動態(tài)
性能的關系112
4.6.3 高頻段頻率特性對系統(tǒng)性能的
影響115
4.7 閉環(huán)頻域分析116
4.7.1 閉環(huán)頻率特性116
4.7.2 用MATLAB程序求閉環(huán)頻率
特性117
4.7.3 閉環(huán)頻率特性的幾個特征量118
4.7.4 閉環(huán)頻域指標119
4.8 小結122
4.9 習題123
第5章 線性控制系統(tǒng)的綜合與
校正126
5.1 引言126
5.1.1 校正方式126
5.1.2 校正目標127
5.1.3 校正的基本思路127
5.1.4 性能指標127
5.2 環(huán)路整形128
5.3 串聯(lián)校正131
5.3.1 串聯(lián)超前校正132
5.3.2 串聯(lián)滯后校正136
5.3.3 串聯(lián)滯后-超前校正142
5.4 復合校正152
5.5 局部反饋校正157
5.6 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能約束159
5.6.1 過程輸入信號幅值與模型攝動
邊界159
5.6.2 非*小相位系統(tǒng)的性能約束162
5.6.3 非*小相位系統(tǒng)的穩(wěn)定補償
器的存在條件165
5.7 極點配置設計166
5.8 小結173
5.9 習題173
第6章 非線性控制系統(tǒng)分析175
6.1 非線性控制系統(tǒng)概述175
6.1.1 控制系統(tǒng)中的典型非線性
特性175
6.1.2 非線性控制系統(tǒng)的特殊性177
6.1.3 非線性控制系統(tǒng)的分析方法178
6.2 相平面法178
6.2.1 相平面的基本概念178
6.2.2 繪制相平面圖的等傾線法181
6.2.3 二階線性系統(tǒng)的奇點和相
軌跡182
6.2.4 非線性系統(tǒng)的相平面分析184
6.2.5 相平面法分析小結187
6.3 描述函數(shù)法188
6.3.1 描述函數(shù)的基本內容188
6.3.2 典型非線性特性的描述函數(shù)190
6.3.3 非線性特性的合并193
6.3.4 用描述函數(shù)法分析非線性
系統(tǒng)194
6.4 改善非線性系統(tǒng)性能的措施
及運用非線性特性198
6.4.1 改善非線性系統(tǒng)性能的措施198
6.4.2 運用非線性特性199
6.5 小結200
6.6 習題200
第7章 離散控制系統(tǒng)的基本理論203
7.1 引言203
7.2 信號的采樣與保持204
7.2.1 采樣過程204
7.2.2 理想采樣信號的數(shù)學描述205
7.2.3 采樣定理及采樣周期的選取207
7.2.4 信號的保持210
7.3 z變換理論212
7.3.1 z變換定義212
7.3.2 z變換的基本定理213
7.3.3 z變換的求法217
7.3.4 z反變換及其求法219
7.4 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學描述222
7.4.1 差分方程與離散傳遞函數(shù)222
7.4.2 脈沖傳遞函數(shù)225
7.5 離散控制系統(tǒng)的分析228
7.5.1 s域到z域的映射228
7.5.2 離散控制系統(tǒng)的響應228
7.5.3 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)229
7.5.4 離散控制系統(tǒng)的暫態(tài)響應231
7.5.5 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差232
7.6 線性離散控制系統(tǒng)的校正234
7.6.1 *少拍控制234
7.6.2 有限拍控制236
7.6.3 離散PID控制236
7.7 小結237
7.8 習題238
參考文獻240
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