配套资源:课件、习题答案、教学大纲、教案、视频、题库/试卷、实验指导书
题解答
获奖情况:江苏省精品教材、精品课程配套教材
本书特色:
★ 江苏省高等学校精品教材,配套资源丰富。
★ 适应面广。本书主要面向教学研究型大学自动化类学生。但适当增加一些内容也适合研究型大学学生;适当减少一些内容和数学推导,也可以适合于教学型大学学生。
★ 注重体系的基本结构,以学生为本,遵循认识规律,加强能力培养,强调控制理论的基本概念、基本原理和基本方法,内容精练、重点突出。
★ 每章前面设置基本要求,最后设置本章小结,便于教学和学习。
★ 为方便不同层次的学生和读者自学,各章都附有较丰富的、有难度层次的典型例题精解和习题,并有部分习题要求应用MATLAB求解。
★ 名词术语全部采用全国自动化名词审定委员会公布的规范名词,并给出了本书主要专业术语的英文对照,以方便学生阅读相关的英文文献。
本书配套授课电子课件,需要的教师可登录www.cmpedu.com免费注册、审核通过后下载,
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本书主要面向教学研究型大学自动化类学生,同时为适应不同专业和不同层次教学的需要,各章所述的基本分析方法尽可能做到相对独立,以便使用者灵活选择。全书从适应教学研究型大学的角度出发,以经典控制理论为主,较系统地介绍了自动控制理论的基本内容,着重于基本概念、基本理论和基本分析方法及典型应用。全书共分8章,包括:自动控制系统概论、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统等。本书内容新、实用性强、重点突出、叙述深入浅出、文字简明流畅。书中除有一般性的例题外和习题外,另有一实例贯穿教材始终,每章还附有综合性的例题精解以及MATLAB在控制系统分析和设计方面的应用。每章都设有导读和小结,便于学生学习和总结。本书可作为普通高等工科学校自动化、电气工程及其自动化、机械制造及自动化、测控技术与仪器以及系统工程、电力、冶金等专业的“自动控制原理”课程(48-72学时)的教材,也可作为从事自动化类各种专业的工程技术人员自学参考用书。
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本书主要面向教学研究型大学自动化类学生,同时为适应不同专业和不同层次教学的需要,各章所述的基本分析方法尽可能做到相对独立,以便使用者灵活选择。全书从适应教学研究型大学的角度出发,以经典控制理论为主,较系统地介绍了自动控制理论的基本内容,着重于基本概念、基本理论和基本分析方法及典型应用。全书共分8章,包括:自动控制系统概论、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统等。本书内容新、实用性强、重点突出、叙述深入浅出、文字简明流畅。书中除有一般性的例题外和习题外,另有一实例贯穿教材始终,每章还附有综合性的例题精解以及MATLAB在控制系统分析和设计方面的应用。每章都设有导读和小结,便于学生学习和总结。本书可作为普通高等工科学校自动化、电气工程及其自动化、机械制造及自动化、测控技术与仪器以及系统工程、电力、冶金等专业的“自动控制原理”课程(48-72学时)的教材,也可作为从事自动化类各种专业的工程技术人员自学参考用书。
编者目录
前言
第1章引论1
11自动控制系统概述1
111自动控制系统的一般概念1
112开环控制2
113闭环控制3
114闭环控制系统的基本组成5
115自动控制理论的发展5
12自动控制系统的类型6
121按信号流向划分6
122按输入信号变化规律划分6
123线性系统和非线性系统6
124定常系统和时变系统7
125连续系统和离散系统7
126单输入单输出系统与多输入
多输出系统8
13控制系统性能的基本要求和
本课程的主要任务8
131控制系统性能的基本要求8
132本课程的主要任务9
14自动控制系统实例*10
141磁盘驱动读取系统10
142烘烤炉温度控制系统10
143传动控制系统11
本章小结12
思考题12
习题12
第2章控制系统的数学模型14
21线性系统的时间域数学模型——
微分方程14
211列写系统微分方程的一般方法14
212线性系统的特点16
213线性定常系统微分方程的求解16
214运动的模态*17
22非线性数学模型的线性化*18
23线性系统的复数域数学模型——
传递函数19
231传递函数的定义19
232传递函数的基本性质20
233传递函数的常用表达形式20
234典型环节的传递函数21
24控制系统的结构图22
241结构图的组成和绘制23
242结构图的等效变换和简化25
25信号流图和梅森增益公式31
251信号流图的组成及性质31
252根据微分方程绘制信号流图32
253根据系统结构图绘制信号流图32
254梅森增益公式32
26MATLAB中数学模型的表示*35
261传递函数35
262控制系统的结构图模型35
263控制系统的零极点模型36
本章小结36
思考题36
习题36
MATLAB实践与拓展题*39
第3章控制系统的时域分析法40
31系统的时域响应及其性能
指标40
311典型输入信号40
312时域响应过程43
313性能指标43
32一阶系统的时域响应44
321一阶系统的数学模型和结构图44
322一阶系统的单位阶跃响应45
323一阶系统的单位脉冲响应46
324一阶系统的单位斜坡响应46
33二阶系统的时域响应47
331二阶系统的数学模型和结构图47
332二阶系统的单位阶跃响应48
333二阶系统阶跃响应的性能指标52
34高阶系统的时域响应54
341高阶系统的时域响应分析54
342闭环主导极点55
35线性系统的稳定性分析56
351稳定性的概念及定义56
352线性定常系统稳定的充分必要
条件57
353线性系统的代数判据——劳斯
稳定判据58
354控制系统的相对稳定性62
36控制系统的稳态误差63
361关于稳态误差的基本概念63
362给定信号作用下的稳态误差
(静态误差系数法)64
363扰动信号作用下的稳态误差68
364提高系统控制精度的措施71
37MATLAB在时域分析中的
应用71
371用MATLAB求系统的时域响应71
372任意函数作用下系统的响应73
373LTI观测器74
374Simulink中的时域响应分析
举例76
本章小结79
思考题79
习题79
MATLAB实践与拓展题*82
第4章控制系统的根轨迹分析法83
41根轨迹的基本概念83
411根轨迹的定义83
412根轨迹方程及其幅值和相角
条件84
42根轨迹绘制的基本规则85
421绘制根轨迹的基本规则86
422根轨迹绘制例题97
43广义根轨迹100
431参量根轨迹101
432零度根轨迹103
44控制系统的根轨迹分析法106
441根轨迹与稳定性分析106
442根轨迹与动态性能分析107
443增加开环零、极点对控制系统
性能的影响108
444设计示例:磁盘驱动读取系统111
45MATLAB在根轨迹绘制中的
应用*112
本章小结114
思考题114
习题114
MATLAB实践与拓展题*116
第5章控制系统的频域分析118
51频率特性118
511频率特性的基本概念118
512频率特性的求取122
513频率特性的图示法123
52典型环节的频率特性124
521比例环节124
522积分环节125
523纯微分环节125
524惯性环节126
525一阶微分环节128
526振荡环节128
527二阶微分环节131
528延迟环节131
53控制系统的开环频率特性132
531开环奈氏图132
532开环Bode图135
533最小相位系统和非最小相位
系统137
534延迟系统138
535传递函数的实验法确定138
54奈奎斯特稳定判据141
541引言141
542幅角原理142
543奈氏判据144
544奈氏判据中N的简易判断方法146
55稳定裕量147
551相对稳定性147
552两个重要频率148
553两个稳定裕量指标149
554稳定裕量在Bode图中的表示151
555相对稳定性与对数幅频特性曲线
中频段的关系151
556稳定裕量指标的求解152
56频率特性与系统性能的关系154
561开环对数频率特性曲线与系统
性能的关系154
562开环频域指标与闭环时域指标的
关系156
563开环频域指标与闭环频域指标的
关系157
57例题精解*159
58MATLAB频域特性分析*163
581用MATLAB绘制奈氏图163
582用MATLAB绘制Bode图164
本章小结166
思考题166
习题167
MATLAB实践与拓展题*171
第6章控制系统的校正173
61校正的基本概念和方法173
611校正的基本概念173
612常用的校正方法174
613校正的性能指标175
614校正装置及校正目标176
62串联超前校正177
621超前校正装置及特点177
622超前校正装置的设计179
63串联滞后校正182
631滞后校正装置及特点182
632滞后校正装置的设计183
64串联滞后超前校正187
641滞后超前校正装置及特点187
642滞后超前校正装置的设计188
65PID控制器190
651比例积分(PI)控制器191
652比例微分(PD)控制器191
653比例积分微分(PID)
控制器192
654PID控制器的实现194
66期望频率特性法校正194
661期望开环对数幅频特性曲线的
绘制195
662期望特性法串联校正196
67反馈校正198
671反馈校正的原理198
672反馈校正的设计199
673反馈校正的其他应用201
68复合校正202
681复合校正的基本概念202
682按扰动补偿的复合校正203
683按输入补偿的复合校正204
69例题精解*205
610基于MATLAB和Simulink的
系统校正*208
6101相位超前校正209
6102相位滞后校正211
6103利用Simulink工具箱实现系统
校正213
本章小结216
思考题217
习题219
MATLAB实践与拓展题*222
第7章非线性系统分析224
71引言224
72典型非线性特性225
721常见的几种典型非线性特性225
722非线性系统的特征228
723非线性特性的应用230
724非线性系统的分析方法231
73描述函数法232
731描述函数的定义及求法232
732典型非线性特性的描述函数234
733非线性系统的稳定性分析240
734自激振荡的分析与计算241
74相平面法244
741相平面法的基本概念244
742相轨迹图的绘制245
743奇点和奇线249
744用相平面法分析非线性系统253
75MATLAB在非线性系统分析中
的应用257
本章小结263
思考题263
习题264
MATLAB实践与拓展题*267
第8章离散控制系统268
81引言268
811离散系统的基本概念268
812离散系统的特点269
82信号的采样与复现269
821采样过程269
822采样定理270
823零阶保持器272
83z变换274
831z变换的定义274
832z变换的性质277
833z反变换280
84离散系统的数学模型282
841离散系统的数学定义282
842脉冲传递函数284
843开环系统脉冲传递函数286
844闭环系统脉冲传递函数287
85离散系统的性能分析291
851稳定性分析与判断291
852稳态误差及其计算293
853闭环极点与瞬态响应的关系295
854动态性能分析297
86MATLAB在离散系统分析中
的应用*301
本章小结303
思考题303
习题303
MATLAB实践与拓展题*306
附录A常用函数的拉氏变换表和z
变换表307
附录BMATLAB和Simulink简介308
附录C控制理论中常用术语的
中英文对照表311
参考文献322
前言 本书第1版(2010年8月,机械工业出版社出版,江苏省精品教材)是江南大学自动控制原理课程组为适应自动化专业不断发展的需求而编写的。第2版是在第1版的基础上,通过广泛听取使用本教材任课教师和学生的意见,结合专业和学科发展前沿,以及课程组多年来的教学改革成果,并参考了国内外控制理论的经典教材,经反复讨论修订而成。本次修订的主要目的在于通过结构调整和内容充实,进一步强化理论在工程实际中的应用,在叙述上更重视专业知识的拓展与应用。具体表现在以下几个方面: (1)结构模块清晰。每章由导读和小结模块、理论学习模块、自主学习和讨论探究模块、课外实践模块、复习思考题模块“五大模块”组成,既有利于教师讲解,也有益于学生学习。 (2)每章后的习题由三部分组成:以基本概念和基本理论为主的思考题、以分析和解决问题为主的计算和分析题,以及以能力提高为主的MATLAB实践与知识拓展题。多样化的习题便于学生及时总结和复习,更灵活地掌握每一章的知识点。 (3)大部分例题和习题都以实际控制系统为例,使得较为抽象的理论具体化,方便学生学习。 (4)以“磁盘驱动读取系统”作为典型应用实例,贯穿教材始终,使读者可以灵活应用控制理论,从不同的角度对同一问题进行分析和求解,提高解决实际问题的能力。 (5)增加了部分自学内容,如典型实例分析、MATLAB实践与拓展等,以右上角“*”标注。使学生在课时有限的情况下,通过自学相关知识,扩充知识视野。 (6)主要面向教学研究型大学自动化类学生,如适当增加一些内容,可适合于研究型大学学生;适当减少一些内容和数学推导,也可适合于教学型大学学生。 (7)内容叙述深入浅出、层次分明。既能让大部分学生基本掌握教学内容,也能够满足一些优秀学生深入学习的需求。 (8)名词术语全部采用全国自动化名词审定委员会公布的规范名词,并给出了本书主要专业术语的英文对照,以方便学生阅读相关的英文文献。 (9)为方便教师教学和学生自学与复习,本书配套出版《自动控制原理学习辅导和习题解答》(第2版),并向教师提供电子教案。 本书共8章,主要内容分4大部分:第一部分包括引论和线性定常连续系统的分析与综合;第二部分阐述非线性系统的基本理论和分析方法;第三部分为线性离散系统的基本理论和分析方法;第四部分为在MATLAB与Simulink支持下对控制系统的计算机辅助分析与设计,作为自学内容,设置于各章的最后一节中。 本书由江南大学潘丰教授(第1章)、徐颖秦副教授(第5、6章)任主编,熊伟丽副教授(第2、3章)、谢林柏教授(第8章)任副主编,参加编写的人员有陶洪峰副教授(第7章)、陈珺副教授(第4章、附录)和楼旭阳副教授(各章节中磁盘驱动读取系统实例部分)。全书由潘丰教授和徐颖秦副教授统稿。本书在编写的过程中,得到了上海大学邹斌教授、上海理工大学王亚刚教授、中国矿业大学伍小杰教授的指导和帮助,在此一并表示衷心的感谢! 由于作者水平有限,书中难免存在不妥之处,恳请使用本教材的教师和读者不吝指正,并提出宝贵意见。联系电子邮箱:xyqwx@163.com。
随手扫一扫~了解多多