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自動控制原理(第2版全國高等學校自動化專業系列教材)

  • 作者：編者:張愛民|責編:王一玲//趙凱
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302522911
  • 出版日期：2019/08/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：577
人民幣：RMB 95 元      售價：元
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內容大鋼
    本書涵蓋了經典控制、現代控制和非線性控制理論的基本內容。從控制理論的基礎知識入手，較深入地介紹了控制系統的傳遞函數、方框圖、信號流圖以及狀態空間模型；詳細闡述了用於控制系統穩定性、瞬態性能、穩態性能分析時域法、根軌跡法、頻域法和狀態空間法，以及相應的系統設計方法；討論了離散控制系統的模型、性能分析和校正方法；並對非線性控制系統的相平面法和描述函數法進行了簡要介紹。此外，在相關章節給出了有關控制系統分析設計的MATLAB模擬方法和示例。
    全書內容全面、邏輯明確、圖文並茂，理論與示例有機結合，適於用作高等學校自動化專業以及機械類、能動類、化工類等自動化相關專業的本科教材，同時可供控制工程技術人員自學參考。
作者介紹
編者:張愛民|責編:王一玲//趙凱
目錄
第1章  緒論
  1.1  引言
  1.2  自動控制的基本概念
  1.3  自動控制系統的基本形式
    1.3.1  開環控制系統
    1.3.2  閉環控制系統
    1.3.3  閉環控制系統的組成
    1.3.4  閉環控制系統的特點
  1.4  自動控制系統分類
    1.4.1  按輸入信號特徵分類
    1.4.2  按系統中傳遞的信號分類
    1.4.3  按系統特性分類
    1.4.4  按系統參數分類
  1.5  對自動控制系統的基本要求
  1.6  自動控制原理的研究內容及本書的結構體系
  習題
第2章  控制系統的數學模型
  2.1  引言
  2.2  微分方程
    2.2.1  機械系統
    2.2.2  電路系統
    2.2.3  機電系統
  2.3  傳遞函數
    2.3.1  傳遞函數定義
    2.3.2  典型環節傳遞函數
    2.3.3  舉例說明建立傳遞函數的方法
  2.4  方塊圖
    2.4.1  方塊圖的組成和繪製
    2.4.2  方塊圖簡化
    2.4.3  閉環系統的傳遞函數
  2.5  信號流圖
    2.5.1  信號流圖的組成和建立
    2.5.2  梅森增益公式
  2.6  狀態空間模型
    2.6.1  基本概念
    2.6.2  狀態空間表達式的建立
    2.6.3  傳遞函數與狀態空間表達式之間的關係
    2.6.4  組合系統的狀態空間表達式
  習題
第3章  線性系統的時域分析法
  3.1  引言
    3.1.1  典型輸入信號及其拉普拉斯變換
    3.1.2  瞬態響應和穩態響應
    3.1.3  瞬態性能指標和穩態性能指標
  3.2  典型一階系統的瞬態性能
    3.2.1  一階系統的數學模型
    3.2.2  一階系統的單位脈衝響應
    3.2.3  一階系統的單位階躍響應
    3.2.4  一階系統的單位斜坡響應
    3.2.5  一階系統的單位加速度響應

    3.2.6  一階系統的瞬態性能指標
    3.2.7  減小一階系統時間常數的措施
  3.3  典型二階系統的瞬態性能
    3.3.1  典型二階系統的數學模型
    3.3.2  典型二階系統的單位階躍響應
    3.3.3  典型二階系統的瞬態性能指標
    3.3.4  二階系統瞬態性能的改善
  3.4  高階系統的時域分析
    3.4.1  三階系統的瞬態響應
    3.4.2  高階系統的瞬態響應
    3.4.3  主導極點
  3.5  線性控制系統的穩定性分析
    3.5.1  線性控制系統的穩定性
    3.5.2  線性控制系統穩定性的充分必要條件
    3.5.3  代數穩定性判據
  3.6  線性控制系統的穩態性能分析
    3.6.1  控制系統的誤差和穩態誤差
    3.6.2  穩態誤差分析
  3.7  利用MATLAB對控制系統進行時域分析
    3.7.1  用MATLAB對系統時域性能進行分析
    3.7.2  控制系統的時域響應
  習題
第4章  線性系統的根軌跡分析法
  4.1  引言
    4.1.1  根軌跡
    4.1.2  根軌跡的幅值和相角條件
    4.1.3  利用試探法確定根軌跡上的點
  4.2  繪製根軌跡的基本規則
    4.2.1  180°等相角根軌跡的繪製規則
    4.2.2  0°等相角根軌跡的繪製規則
    4.2.3  參量根軌跡
    4.2.4  關於180°和0°等相角根軌跡的幾個問題
  4.3  控制系統根軌跡繪製示例
  4.4  基於根軌跡法的系統性能分析
    4.4.1  增加開環零、極點對根軌跡的影響
    4.4.2  條件穩定系統分析
    4.4.3  利用根軌跡估算系統的性能
    4.4.4  利用根軌跡計算系統的參數
  4.5  利用MATLAB分析根軌跡
  習題
第5章  線性系統的頻域分析法
  5.1  引言
  5.2  頻率特性的基本概念
    5.2.1  定義
    5.2.2  頻率特性的表示方法
  5.3  對數坐標圖
    5.3.1  對數坐標圖及其特點
    5.3.2  典型環節的對數坐標圖
    5.3.3  系統的對數頻率特性的繪製
    5.3.4  非最小相位系統對數坐標圖

    5.3.5  對數幅相圖
  5.4  極坐標圖
    5.4.1  典型環節的極坐標圖
    5.4.2  開環系統極坐標圖的繪製
    5.4.3  非最小相位系統的極坐標圖
    5.4.4  增加零、極點對極坐標圖的影響
  5.5  奈奎斯特穩定判據
    5.5.1  輻角原理
    5.5.2  奈奎斯特穩定判據
    5.5.3  開環系統含有積分環節時奈奎斯特穩定判據的應用
    5.5.4  奈奎斯特穩定判據在伯德圖中的應用
    5.5.5  對具有純延遲的系統的穩定性分析
  5.6  穩定裕度
  5.7  閉環系統的頻率特性
    5.7.1  用向量法繪製閉環頻率特性
    5.7.2  等幅值軌跡（等M圓）和等相角軌跡（等N圓）
    5.7.3  尼科爾斯圖
    5.7.4  非單位反饋系統的閉環頻率特性
  5.8  閉環系統性能分析
    5.8.1  利用頻率特性分析系統的穩態性能
    5.8.2  頻域性能指標與時域性能指標之間的關係
  5.9  利用MATLAB進行系統的頻域分析
    5.9.1  利用MATLAB繪製伯德圖（對數坐標圖）
    5.9.2  利用MATLAB繪製奈奎斯特圖（極坐標圖）
    5.9.3  利用MATLAB繪製尼科爾斯圖（對數幅相特性圖）
    5.9.4  利用MATLAB繪製具有延遲環節的系統的頻率特性
    5.9.5  利用MATLAB求系統的穩定裕度
    5.9.6  利用MATLAB求閉環頻率特性的諧振峰值、諧振頻率和帶寬
  習題
第6章  線性控制系統的狀態空間分析
  6.1  引言
  6.2  線性定常系統的線性變換
    6.2.1  狀態變數模型的非唯一性
    6.2.2  狀態空間表達式的約當標準型
  6.3  線性定常系統的時間響應和狀態轉移矩陣
    6.3.1  齊次狀態方程的解
    6.3.2  非齊次狀態方程的解
    6.3.3  狀態轉移矩陣的計算
  6.4  系統的能控性和能觀測性
    6.4.1  線性定常連續系統的能控性
    6.4.2  線性定常連續系統的能觀測性
    6.4.3  能控性、能觀測性與傳遞函數的關係
    6.4.4  對偶原理
  6.5  狀態反饋與極點配置
    6.5.1  狀態反饋
    6.5.2  狀態反饋后閉環系統的能控性和能觀測性
    6.5.3  極點配置
  6.6  狀態估計與狀態觀測器
    6.6.1  觀測器的結構形式
    6.6.2  觀測器存在的條件

    6.6.3  全維觀測器的設計方法
    6.6.4  降維觀測器的設計
    6.6.5  由觀測器構成的閉環系統的基本特性
  6.7  利用MATLAB進行狀態空間分析
    6.7.1  利用MATLAB進行數學模型轉換
    6.7.2  利用MATLAB構造組合系統的狀態空間表達式
    6.7.3  利用MATLAB計算矩陣指數和時間響應
    6.7.4  利用MATLAB分析系統的能控性和能觀測性
    6.7.5  利用MATLAB設計狀態反饋和狀態觀測器
  習題
第7章  線性系統的設計方法
  7.1  引言
  7.2  校正裝置及其特性
    7.2.1  超前校正裝置的特性
    7.2.2  滯后校正裝置的特性
    7.2.3  滯后-超前校正裝置的特性
  7.3  基於伯德圖的系統校正
    7.3.1  基於伯德圖的相位超前校正
    7.3.2  基於伯德圖的相位滯后校正
    7.3.3  基於伯德圖的滯后-超前校正
    7.3.4  超前、滯后和滯后-超前校正的比較
  7.4  基於根軌跡的系統校正
    7.4.1  增加零、極點對根軌跡的影響
    7.4.2  基於根軌跡的相位超前校正
    7.4.3  基於根軌跡的相位滯后校正
  7.5  PID控制器
    7.5.1  比例控制器
    7.5.2  積分控制器
    7.5.3  比例積分控制器
    7.5.4  比例微分控制器
    7.5.5  比例積分微分控制器
  習題
第8章  線性離散控制系統分析
  8.1  引言
  8.2  信號的採樣
    8.2.1  採樣過程
    8.2.2  採樣定理
  8.3  信號的保持
    8.3.1  零階保持器
    8.3.2  一階保持器
  8.4  z變換
    8.4.1  z變換定義
    8.4.2  z變換方法
    8.4.3  z變換的基本定理
    8.4.4  z反變換
  8.5  脈衝傳遞函數
    8.5.1  脈衝傳遞函數的定義
    8.5.2  開環採樣系統的脈衝傳遞函數
    8.5.3  閉環採樣系統的脈衝傳遞函數
  8.6  離散控制系統的穩定性分析

    8.6.1  s平面和z平面的映射關係
    8.6.2  採樣控制系統的穩定性判據
    8.6.3  勞斯穩定性判據
  8.7  採樣控制系統的穩態誤差
  8.8  採樣系統的動態性能分析
  8.9  採樣控制系統的校正
    8.9.1  數字控制器的脈衝傳遞函數
    8.9.2  最少拍採樣控制系統的校正
  習題
第9章  非線性控制系統分析
  9.1  引言
    9.1.1  非線性系統的特點
    9.1.2  非線性系統的研究方法
  9.2  常見的典型非線性特性
  9.3  相平面法基礎
    9.3.1  線性系統的相軌跡
    9.3.2  相軌跡作圖方法
    9.3.3  由相平面圖求時間解
  9.4  非線性控制系統的相平面法分析
    9.4.1  具有分段線性的非線性系統
    9.4.2  繼電器型非線性系統
    9.4.3  速度反饋對非線性系統性能的影響
  9.5  描述函數
  9.6  用描述函數分析非線性系統
    9.6.1  自激振蕩的確定
    9.6.2  描述函數方法的精確度
  習題
附錄  拉普拉斯變換
參考文獻

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