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自動控制原理(電子信息科學與工程類專業(yè)系列教材) 版權(quán)信息
- ISBN:9787121412851
- 條形碼:9787121412851 ; 978-7-121-41285-1
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
自動控制原理(電子信息科學與工程類專業(yè)系列教材) 內(nèi)容簡介
本書結(jié)合具體的控制系統(tǒng)介紹了自動控制的基本理論及工程應(yīng)用。主要內(nèi)容包括緒論、控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、線性系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)設(shè)計、非線性系統(tǒng)分析、線性離散系統(tǒng)、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析,以及自動控制系統(tǒng)綜合案例。本書融入了課程思政內(nèi)容,從實際應(yīng)用出發(fā),突出物理概念,減少數(shù)學公式推導;強化工程應(yīng)用中常用知識點的介紹,采用不同方法對一個工程實例進行分析和設(shè)計,闡明自動控制原理的應(yīng)用。
自動控制原理(電子信息科學與工程類專業(yè)系列教材) 目錄
1.1 自動控制的基本概念??????????????????????????????????1
1.1.1 自動控制的定義??????????????????????????????????????????1
1.1.2 控制理論的發(fā)展過程????????????????????????????????1
1.1.3 自動控制系統(tǒng)的組成????????????????????????????????2
1.1.4 自動控制系統(tǒng)的基本控制
方式??????????????????????????????????????????????????????????????????????4
1.2 自動控制系統(tǒng)的分類??????????????????????????????????6
1.3 對自動控制系統(tǒng)的基本要求????????????????7
1.4 控制系統(tǒng)實例??????????????????????????????????????????????????????8
1.4.1 電冰箱制冷控制系統(tǒng)????????????????????????????????8
1.4.2 函數(shù)記錄儀??????????????????????????????????????????????????????9
1.4.3 爐溫控制系統(tǒng)??????????????????????????????????????????.10
本章小結(jié)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.11
第2 章控制系統(tǒng)的數(shù)學模型????????????????????????.13
2.1 微分方程的建立??????????????????????????????????????????.13
2.2 傳遞函數(shù)????????????????????????????????????????????????????????????.14
2.2.1 傳遞函數(shù)的基本概念??????????????????????????.14
2.2.2 傳遞函數(shù)的性質(zhì)????????????????????????????????????.15
2.2.3 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)????????????????????.16
2.3 結(jié)構(gòu)圖??????????????????????????????????????????????????????????????????.17
2.3.1 結(jié)構(gòu)圖的組成和繪制??????????????????????????.17
2.3.2 結(jié)構(gòu)圖的等效變換????????????????????????????????.18
2.4 信號流圖????????????????????????????????????????????????????????????.23
2.4.1 信號流圖的基本概念??????????????????????????.23
2.4.2 信號流圖的繪制????????????????????????????????????.24
2.4.3 梅森增益公式及其應(yīng)用????????????????????.25
本章小結(jié)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.26
習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.27
第3 章線性系統(tǒng)的時域分析????????????????????????.29
3.1 典型輸入信號??????????????????????????????????????????????.29
3.2 自動控制系統(tǒng)的時域性能
指標????????????????????????????????????????????????????????????????????????.31
3.3 一階系統(tǒng)的時域分析????????????????????????????.32
3.3.1 一階系統(tǒng)的數(shù)學模型??????????????????????????.32
3.3.2 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)及
性能分析????????????????????????????????????????????????????.32
3.3.3 一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)及
性能分析????????????????????????????????????????????????????.33
3.3.4 一階系統(tǒng)的單位加速度響應(yīng)及
性能分析????????????????????????????????????????????????????.33
3.3.5 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)及
性能分析????????????????????????????????????????????????????.34
3.4 二階系統(tǒng)的時域分析????????????????????????????.34
3.4.1 二階系統(tǒng)的數(shù)學模型??????????????????????????.34
3.4.2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)??????????????.35
3.4.3 欠阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)性能
分析??????????????????????????????????????????????????????????????.37
3.4.4 二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)??????????????.42
3.4.5 二階系統(tǒng)性能的改善??????????????????????????.44
3.5 高階系統(tǒng)的時域分析????????????????????????????.46
3.6 穩(wěn)定性分析??????????????????????????????????????????????????????.48
3.6.1 系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件??????????????.49
3.6.2 勞斯判據(jù)????????????????????????????????????????????????????.50
3.6.3 相對穩(wěn)定性??????????????????????????????????????????????.53
3.7 穩(wěn)態(tài)誤差????????????????????????????????????????????????????????????.54
3.7.1 誤差的定義??????????????????????????????????????????????.54
3.7.2 輸入引起的穩(wěn)態(tài)誤差??????????????????????????.55
3.7.3 靜態(tài)誤差系數(shù)??????????????????????????????????????????.56
3.7.4 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差????????????????????.59
3.7.5 改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的方法????????????????.60
本章小結(jié)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.62
習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.63
第4 章根軌跡法 ????????????????????????????????????????????????????????.67
4.1 根軌跡的基本概念????????????????????????????????????.67
4.1.1 根軌跡??????????????????????????????????????????????????????????.67
4.1.2 根軌跡方程????????????????????????????????????????????????.68
4.2 根軌跡圖的繪制法則????????????????????????????.70
4.3 參數(shù)根軌跡??????????????????????????????????????????????????????.80
4.4 利用根軌跡分析系統(tǒng)性能????????????????.82
4.4.1 已知根軌跡增益確定閉環(huán)極點
和傳遞函數(shù)????????????????????????????????????????????????.82
4.4.2 已知系統(tǒng)性能指標確定閉環(huán)
極點????????????????????????????????????????????????????????????????.83
4.4.3 增加開環(huán)零點對系統(tǒng)性能的
影響????????????????????????????????????????????????????????????????.84
4.4.4 增加開環(huán)極點對系統(tǒng)性能的
影響????????????????????????????????????????????????????????????????.87
本章小結(jié)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????.88
習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.89
第5 章線性系統(tǒng)的頻域分析????????????????????????.92
5.1 頻率特性的基本概念????????????????????????????.92
5.1.1 頻率特性的定義????????????????????????????????????.92
5.1.2 頻率特性的表示方法??????????????????????????.93
5.2 典型環(huán)節(jié)及系統(tǒng)頻率特性????????????????.94
5.2.1 典型環(huán)節(jié)的頻率特性??????????????????????????.95
5.2.2 開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性??????????????????????????103
5.3 頻域特性法的穩(wěn)定性分析????????????????109
5.3.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)????????????????????????????????109
5.3.2 穩(wěn)定裕度????????????????????????????????????????????????????114
5.3.3 開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線與
系統(tǒng)性能之間的關(guān)系??????????????????????????117
本章小結(jié)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????126
習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????127
第6 章控制系統(tǒng)設(shè)計????????????????????????????????????????????131
6.1 概述????????????????????????????????????????????????????????????????????????131
6.2 PID 控制器????????????????????????????????????????????????????.131
6.2.1 PID 控制器概述??????????????????????????????????.131
6.2.2 比例控制器????????????????????????????????????????????.131
6.2.3 比例微分控制器??????????????????????????????????.132
6.2.4 積分控制器????????????????????????????????????????????.133
6.2.5 比例積分控制器??????????????????????????????????.133
6.2.6 比例積分微分控制器????????????????????????.134
6.3 基于頻域法的控制系統(tǒng)
設(shè)計??????????????????????????????????????????????????????????????????????.135
6.3.1 相位超前補償????????????????????????????????????????.135
6.3.2 相位滯后補償????????????????????????????????????????.137
6.3.3 相位滯后?超前補償??????????????????????????.138
6.3.4 串聯(lián)補償網(wǎng)絡(luò)的期望幅頻
特性設(shè)計方法????????????????????????????????????????.139
6.3.5 反饋補償??????????????????????????????????????????????????.146
本章小結(jié)????????????????????????????????????????????????????????????????????????.148
習題????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.148
第7 章非線性系統(tǒng)分析??????????????????????????????????.150
7.1 非線性系統(tǒng)概述??????????????????????????????????????.150
7.1.1 為什么研究非線性系統(tǒng)??????????????????.150
7.1.2 非線性系統(tǒng)的特性????????????????????????????.150
7.1.3 非線性系統(tǒng)的特點????????????????????????????.153
7.1.4 非線性系統(tǒng)的分析方法??????????????????.154
7.2 相平面法??????????????????????????????????????????????????????????.155
7.2.1 相平面的基本概念????????????????????????????.155
7.2.2 相軌跡的繪制????????????????????????????????????????.156
7.2.3 奇點????????????????????????????????????????????????????????????.158
7.2.4 非線性系統(tǒng)的相平面分析????????????.160
7.3 描述函數(shù)法????????????????????????????????????????????????????.162
7.3.1 描述函數(shù)的基本概念????????????????????????.162
7.3.2 典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)????????.166
7.3.3 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法
分析????????????????????????????????????????????????????????????.170
本章小結(jié)????????????????????????????????????????????????????????????????????????.176
習題????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.177
第8 章線性離散系統(tǒng) ????????????????????????????????????????.179
8.1 計算機控制系統(tǒng)概述??????????????????????????.179
8.1.1 計算機控制系統(tǒng)簡圖??????????????????????????179
8.1.2 計算機控制系統(tǒng)的組成????????????????????180
8.1.3 計算機控制系統(tǒng)的特點????????????????????180
8.1.4 信號的采樣與恢復????????????????????????????????181
8.2 計算機控制系統(tǒng)分析????????????????????????????181
8.2.1 離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析????????????????????181
8.2.2 線性采樣系統(tǒng)穩(wěn)定的充要
條件????????????????????????????????????????????????????????????????183
8.2.3 離散系統(tǒng)的過渡響應(yīng)分析????????????????184
本章小結(jié)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????186
習題??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????186
第9 章線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析????????????187
9.1 概述????????????????????????????????????????????????????????????????????????187
9.2 基本概念????????????????????????????????????????????????????????????187
9.2.1 系統(tǒng)????????????????????????????????????????????????????????????????187
9.2.2 系統(tǒng)狀態(tài)空間描述????????????????????????????????188
9.2.3 動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的
一般形式????????????????????????????????????????????????????190
9.3 線性多變量系統(tǒng)的運動
分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????191
9.3.1 線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的解????????????????????192
9.3.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)??????????????????????????192
9.4 Lyapunov 穩(wěn)定性分析????????????????????????????194
9.4.1 概述????????????????????????????????????????????????????????????????194
9.4.2 Lyapunov 意義下的穩(wěn)定性
問題????????????????????????????????????????????????????????????.194
9.5 Lyapunov 穩(wěn)定性理論????????????????????????.195
9.5.1 Lyapunov **法????????????????????????????????.195
9.5.2 Lyapunov 第二法????????????????????????????????.196
本章小結(jié)????????????????????????????????????????????????????????????????????????.198
習題????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.198
第10 章自動控制系統(tǒng)綜合案例????????????.200
10.1 水位控制系統(tǒng)建模??????????????????????????????.200
10.1.1 單容水箱????????????????????????????????????????????????.200
10.1.2 雙容水箱和三容水箱????????????????????.201
10.2 系統(tǒng)性能分析??????????????????????????????????????????.202
10.2.1 時域分析法的水位控制
系統(tǒng)分析????????????????????????????????????????????????.202
10.2.2 根軌跡分析法和頻域分析法的
水位控制系統(tǒng)分析??????????????????????????.205
10.3 系統(tǒng)的校正和綜合設(shè)計????????????????.206
10.3.1 超前校正????????????????????????????????????????????????.206
10.3.2 PID 控制器??????????????????????????????????????????.207
本章小結(jié)????????????????????????????????????????????????????????????????????????.208
附錄A 拉普拉斯變換與反變換??????????????????.209
附錄B 常用函數(shù)的拉普拉斯
變換表????????????????????????????????????????????????????????????.214
參考文獻 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????.215
自動控制原理(電子信息科學與工程類專業(yè)系列教材) 作者簡介
李彥梅,安慶師范大學機電系教工機械自動化黨支部支部書記,教授,碩士生導師,主要從事智能控制與流量檢測方面研究,公開發(fā)表學術(shù)論文20余篇,出版教材3部,主持(參與)省級以上教科研項目4項。
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