自动控制原理(第二版)

作者:余成波、张莲、胡晓倩

出版:清华大学出版社

年代:2009 更多图书信息

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图书简介

本书主要介绍分析和设计反馈控制系统的经典理论和应用方法。全书共8章,内容包括自动控制系统的基本概念,自动控制系统的数学模型,自动控制系统的时域分析法、根轨迹法、频率特性法,控制系统的校正,非线性控制系统、离散控制系统的分析和综合应用等。在每章后面分别介绍了MATLAB在自动控制理论中的一些应用,以及如何利用计算机辅助设计方法解决自动控制领域的一些系统分析和设计问题。同时,各章均提供了一定数量的习题与MATLAB实验题,以帮助读者理解基本概念并掌握分析和设计方法。本书可作为高等工科院校自动化及相关专业的教材,也可供从事自动化方面工作的科技人员学习参考。

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目录

第1章 控制系统的基本概念
1.1 引言
1.2 开环控制系统与闭环控制系统
1.2.1 开环控制系统
1.2.2 闭环控制系统
1.3 自动控制系统的组成
1.3.1 基本组成部分
1.3.2 自动控制系统中常用的名词术语
1.4 自动控制系统的分类
1.4.1 按输入信号的特点分类
1.4.2 按描述系统的动态方程分类
1.4.3 按系统的参数是否随时间而变化分类
1.4.4 按信号的传递是否连续分类
1.5 自动控制系统的应用实例
1.5.1 炉温控制系统
1.5.2 导弹发射架方位控制系统
1.5.3 计算机控制系统
1.6 自动控制理论发展简史
1.7 对自动控制系统的基本要求
习题

第2章 自动控制系统的数学模型
2.1 控制系统微分方程的建立
2.1.1 机械系统
2.1.2 电系统——RLC串联网络
2.1.3 机电系统
2.2 非线性系统微分方程的线性化
2.2.1 小偏差线性化的概念
2.2.2 非线性系统(元件)线性化处理举例
2.2.3 系统线性化的条件及步骤
2.3 传递函数
2.3.1 传递函数的定义和性质
2.3.2 用复数阻抗法求电网络的传递函数
2.3.3 典型环节及其传递函数
2.4 控制系统的结构图及其等效变换
2.4.1 结构图的基本概念
2.4.2 结构图的组成
2.4.3 结构图的建立
2.4.4 结构图的等效变换
2.5 自动控制系统的传递函数
2.5.1 系统的开环传递函数
2.5.2 闭环系统的传递函数
2.5.3 闭环系统的偏差传递函数
2.6 信号流图
2.6.1 信号流图的基本要素
2.6.2 信号流图的常用术语
2.6.3 信号流图的性质
2.6.4 信号流图的等效变换法则
2.6.5 梅逊(Mason)公式
2.7 脉冲响应函数
2.8 控制系统数学模型的MATLAB实现
2.8.1 MATLAB简介
2.8.2 控制系统的数学模型
2.8.3 应用举例
习题
MATLAB实验

第3章 控制系统的时域分析法
3.1 典型输入信号和时域性能指标
3.1.1 典型输入信号
3.1.2 动态过程与稳态过程
3.1.3 时域性能指标
3.2 一阶系统的动态性能
3.2.1 一阶系统的时域数学模型
3.2.2 一阶系统的重要特性
3.3 二阶系统的动态性能
3.3.1 数学模型的标准式
3.3.2 典型二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3 典型二阶系统动态性能指标
3.3.4 二阶系统性能的改善
3.4 高阶系统的动态性能
3.4.1 三阶系统的单位阶跃响应
3.4.2 高阶系统的数学模型
3.4.3 高阶系统的单位阶跃响应
3.4.4 高阶系统的分析方法
3.5 稳定性和代数稳定判据
3.5.1 稳定的概念
3.5.2 线性定常系统稳定的充分必要条件
3.5.3 劳斯稳定判据
3.5.4 劳斯稳定判据的应用
3.6 系统稳态误差分析
3.6.1 误差与稳态误差的定义
3.6.2 控制系统的型别
3.6.3 给定输入下的稳态误差
3.6.4 扰动作用下的稳态误差
3.6.5 改善系统稳态精度的方法
3.7 控制系统时域分析的MATLAB应用
3.7.1 基于Toolbox工具箱的时域分析
3.7.2 Simulink
习题
MATLAB实验

第4章 根轨迹法
4.1 根轨迹的基本概念
4.1.1 根轨迹概念
4.1.2 根轨迹方程
4.2 绘制根轨迹图的基本规则
4.3 控制系统根轨迹的绘制
4.3.1 单回路负反馈系统的根轨迹
4.3.2 参数根轨迹
4.3.3 多回路系统的根轨迹
4.3.4 正反馈系统的根轨迹
4.3.5 滞后系统的根轨迹
4.4 控制系统的根轨迹分析
4.4.1 闭环零、极点和时间响应
4.4.2 增加开环零、极点对根轨迹和系统性能的影响
4.4.3 条件稳定系统的分析
4.5 应用MATLAB绘制系统的根轨迹
4.5.1 绘制根轨迹的相关函数
4.5.2 利用MATLAB绘制系统的根轨迹
习题
MATLAB实验

第5章 频率特性法
5.1 频率特性的基本概念
5.1.1 频率响应
5.1.2 频率特性
5.1.3 由传递函数求取频率特性
5.1.4 常用频率特性曲线
5.2 幅相频率特性及其绘制
5.2.1 幅相频率特性曲线(奈氏图)基本概念
5.2.2 典型环节的幅相频率特性
5.2.3 开环奈氏图的绘制
5.3 对数频率特性及其绘制
5.3.1 对数频率特性曲线基本概念
5.3.2 典型环节的伯德图
5.3.3 开环伯德图的绘制
5.3.4 最小相位系统
5.3.5 由实测伯德图求传递函数
5.4 奈奎斯特稳定判据
5.4.1 幅角原理
5.4.2 奈奎斯特稳定判据
5.4.3 简化奈奎斯特稳定判据
5.4.4 奈奎斯特稳定判据在伯德图上的应用
5.4.5 奈奎斯特稳定判据的其他应用
5.5 控制系统的相对稳定性
5.5.1 幅值穿越频率叫ωc与相位穿越频率叫ωg
5.5.2 相位裕量
5.5.3 幅值裕量
5.5.4 系统的稳定裕量
5.6 利用开环频率特性分析系统的性能
5.6.1 开环对数幅频特性L(ω)低频段与系统性能的关系
5.6.2 开环对数幅频特性L(ω)中频段与系统动态性能的关系
5.6.3 开环对数幅频特性L(ω)高频段与系统性能的关系
5.7 闭环系统频率特性
5.7.1 闭环频域指标
5.7.2 闭环频率特性的求取
5.7.3 闭环频域指标与时域指标的关系
5.8 MATLAB 在频率特性法中的应用
5.8.1 奈氏图的绘制
5.8.2 伯德图的绘制
5.8.3 尼柯金洋斯图的绘制
习题
MATLAB 实验
……
第6章 控制系统的校正
第7章 非线性控制系统
第8章 离散控制系统的分析和综合
附录A 经典控制理论常用词汇中英文对照表
附录B 控制系统分析中的MATLAB常用函数
附录C 拉普拉斯变换及有关性质
参考文献
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作者:余成波、张莲、胡晓倩
出版:清华大学出版社

ISBN:9787302179504

出版日期:2009-08-01

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社成立于1980年6月,是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府,秉承清华人“自强不息,厚德载物”的人文精神,清华大学出版社在短短二十多年的时间里,迅速成长起来。作为来自一流大学的出版单位,清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向,把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务,并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金,逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色,在教育出版领域树立了强势品牌。目前,清华版教材已在全国一百多所院校得到广泛使用。高品质、多层次的计算机图书是清华大学出版社的一大品牌支柱。20世纪80年代末,在席卷全球的信息化浪潮中,清华大学出版社快速切入计算机图书市场,逐渐成为并一直保持这一市场的领先地位,为发展中国计算机教育做出了巨大贡献。

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