自动控制原理

分類: 图书,计算机/网络,人工智能,
作者: 张彬 编著
出 版 社: 北京邮电大学出版社
出版时间: 2009-6-1字数:版次: 1页数: 387印刷时间:开本: 16开印次:纸张:I S B N : 9787563519026包装: 平装内容简介
本书是2002年出版的同名教材的第2版。此次改版在总结近年来教学实践经验的基础之上,根据技术的发展增删了部分内容,文字表达更加通俗,结构更加紧凑。较全面系统地阐述了经典控制理论的基本概念、基本理论和分析方法。全书共分为7章和2个附录。主要内容包括:自动控制的基本概念、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹法、控制系统的频域分析、控制系统的校正、采样控制系统分析基础。在每章后面分别介绍了应用MATLAB对控制系统进行分析和设计的内容。同时,各章均附有内容小结和一定数量的例题与习题。
本书可作为高等学校自动化专业及其相关专业的本科生的教材,还可作为从事控制工程应用和研究的科技人员的参考书。
目录
第1章 自动控制的基本概念
1.1 引言
1.1.1 自动控制理论概述
1.1.2 自动控制理论的发展简史
1.2 自动控制的基本方式
1.2.1开环控制
1.2.2闭环控制
1.2.3开环控制与闭环控制的比较
1.2.4复合控制
1.3 自动控制系统的分类
1.3.1按输入信号的特征分类
1.3.2按描述系统的数学模型分类
1.3.3按系统传输信号的性质分类
1.3.4按系统参数的特点分类
1.4闭环控制系统的基本组成
1.5控制系统举例
1.5.1火炮自动控制系统
1.5.2遥控机器人双向力反应随动系统
1.5.3蒸汽压力闭环控制系统
1.5.4磁悬浮轴承控制系统
1.5.5 自动请求重发系统(ARQ)
1.5.6CDMA闭环功率控制系统
1.5.7 信息与网络系统的自动控制
1.6评价控制系统的基本指标
1.6.1稳定性
1.6.2快速性
1.6.3准确性
本章小结
思考题
习题一
第2章控制系统的数学模型
2.1 引言
2.2控制系统的微分方程
2.3非线性特性及其线性化
2.4线性系统的传递函数
2.4.1传递函数的定义
2.4.2传递函数的性质
2.4.3用复数阻抗法求电网络的传递函数
2.5典型环节的传递函数
2.6系统方框图
2.6.1方框图的组成
2.6.2方框图的简化
2.7信号流图
2.7.1信号流图及其组成
2.7.2信号流图中的常用术语
2.7.3信号流图的基本性质
2.7.4信号流图的绘制和简化
2.7.5梅逊增益公式
2.8反馈控制系统的传递函数
2.8.1 给定输入信号作用下的闭环传递函数
2.8.2扰动作用下的闭环传递函数
2.8.3 给定输入和扰动作用下的闭环传递函数
2.9应用MATLAB建立控制系统的数学模型
2.9.1 MATLAB简介
2.9.2传递函数模型
2.9.3零极点模型
2.9.4方框图模型
本章小结
思考题
习题二
第3章时域分析法
第4章根轨迹法
第5章控制系统的频域分析
第6章控制系统的校正
第7章采样控制系统分析基础
附录
参考文献
书摘插图
第2章控制系统的数学模型
本章主要介绍系统数学模型的建立,其中包括控制系统的微分方程、非线性特性及其线性化、线性系统的传递函数、典型环节的传递函数、系统方框图、信号流图、反馈控制系统的传递函数。
2.1 引言
在控制系统的分析和设计中,首先要建立系统的数学模型,并且分析系统的动态特性。控制系统的种类很多,有物理的和非物理的,本书只讨论物理系统的数学模型。
控制系统的数学模型是描述系统内部各个变量之间关系的数学表达式。在静态条件下(即变量的各阶导数为零),描述各个变量之间关系的数学表达式,称为静态数学模型;在动态过程中,各个变量及变量各阶导数之间的关系可用微分方程描述,称为动态数学模型。由于微分方程中各个变量的导数表示了它们随时间变化的特性,如一阶导数表示速度,二阶导数表示加速度等,因此,微分方程完全可以描绘系统的动态特性。本章主要研究控制系统的动态数学模型,简称数学模型。
控制元件或控制系统的数学模型可以用分析法和实验法建立。所谓分析法是指:从控制元件或系统所遵循的、物理的或化学的规律出发,建立数学模型,并通过实验来检验。例如,建立电气系统的数学模型是基于基尔霍夫(Kirchhoff)定律;建立机械系统的数学模型是基于牛顿运动定律。所谓实验法是指:对实际控制系统或元件施加一定形式的输入信号,通过求取系统或元件的输出响应,来建立数学模型。实际上只有部分系统的数学模型可通过分析法获得,而有相当多数量的系统的数学模型是通过实验法建立的。本章仅讨论分析法。
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