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自動控制原理(第4版新工科暨卓越工程師教育培養計劃電氣信息類專業系列教材十二五普通高等教育本科國家級規劃教材)

  • 作者:編者:吳懷宇|責編:王紅梅
  • 出版社:華中科技大學
  • ISBN:9787568095969
  • 出版日期:2024/08/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:354
人民幣:RMB 58 元      售價:
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內容大鋼
    本書是根據教育部高等學校自動化類專業教學質量國家標準和高等工程教育認證標準的要求編寫的。全書從高等工程教育對人才培養的新要求出發,討論了經典控制理論的基本概念、基本原理和基本方法,嘗試將「新工科」和高等工程教育認證的內涵特徵融入控制系統建模、分析與綜合,致力於培養學生的創新意識、實踐動手能力和解決複雜工程問題的能力。
    全書共九章和四個附錄。九章內容包括:緒論,線性控制系統的數學建模,控制系統的時域分析,控制系統的根軌跡分析,控制系統的頻域分析,控制系統的校正與設計,線性離散控制系統分析,非線性控制系統和直流電動機控制系統分析與綜合。四個附錄包括:「自動控制原理」OBE課程教學大綱,自動化專業畢業要求,Matlab/Simulink在控制系統分析與綜合中的應用實例,自動化領域重要學術期刊、會議及文獻檢索工具。
    本書可作為自動化類、電氣類、電子信息類、儀器類等相關專業的本科生教材,也可供從事控制理論與控制工程研究、設計和應用的科技工作者參考使用。

作者介紹
編者:吳懷宇|責編:王紅梅

目錄
1  緒論
  1.1  控制理論的形成與發展
    1.1.1  自動控制理論階段
    1.1.2  現代控制理論階段
    1.1.3  智能控制理論階段
  1.2  自動控制系統的基本概念
    1.2.1  手動控制與自動控制系統
    1.2.2  自動控制系統的基本環節
    1.2.3  自動控制系統的基本變數
    1.2.4  開環控制系統
    1.2.5  閉環控制系統
    1.2.6  複合控制系統
  1.3  自動控制系統性能的基本要求
    1.3.1  穩定性
    1.3.2  動態特性
    1.3.3  靜態特性
  1.4  自動控制系統的分類
    1.4.1  線性系統與非線性系統
    1.4.2  連續系統與離散系統
    1.4.3  恆值系統與隨動系統
    1.4.4  單變數系統與多變數系統
    1.4.5  確定性系統與不確定性系統
    1.4.6  集中參數系統與分佈參數系統
  1.5  教學內容、課程目標與要求
    1.5.1  教學內容
    1.5.2  課程目標
    1.5.3  教學要求
  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題
2  線性控制系統的數學建模
  2.1  微分方程
    2.1.1  微分方程建模的一般步驟
    2.1.2  典型線性系統的微分方程
  2.2  傳遞函數
    2.2.1  傳遞函數的定義
    2.2.2  傳遞函數的基本性質
    2.2.3  典型環節的傳遞函數
  2.3  方框圖
    2.3.1  方框圖的定義
    2.3.2  方框圖的等效變換
  2.4  信號流圖
    2.4.1  信號流圖的定義及相關術語
    2.4.2  信號流圖的基本性質
    2.4.3  信號流圖的繪製
    2.4.4  信號流圖的梅森公式
  2.5  控制系統的典型傳遞函數
    2.5.1  系統的開環傳遞函數
    2.5.2  系統的閉環傳遞函數
    2.5.3  系統的誤差傳遞函數

  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題
3  控制系統的時域分析
  3.1  典型輸入信號
  3.2  線性定常系統的時域響應與性能指標
    3.2.1  線性定常系統的時域響應
    3.2.2  控制系統時域響應的性能指標
  3.3  一階系統的時域響應
    3.3.1  一階系統的單位階躍響應
    3.3.2  一階系統的單位脈衝響應
    3.3.3  線性定常系統的重要特性
  3.4  二階系統的時域響應
    3.4.1  二階系統的數學模型
    3.4.2  二階系統的單位階躍響應
    3.4.3  二階系統的時域響應的性能指標
    3.4.4  二階系統的單位脈衝響應
  3.5  高階系統的時域響應
    3.5.1  高階系統單位階躍響應
    3.5.2  閉環主導極點
  3.6  線性定常系統的穩定性
    3.6.1  控制系統穩定性的概念與條件
    3.6.2  線性定常系統穩定的充分必要條件
    3.6.3  勞斯穩定判據
    3.6.4  赫爾維茨穩定判據
    3.6.5  穩定判據的應用
    3.6.6  相對穩定性和穩定裕度
  3.7  線性定常系統的穩態誤差
    3.7.1  誤差及穩態誤差的基本概念
    3.7.2  系統穩態誤差的計算
    3.7.3  動態誤差係數
    3.7.4  改善系統穩態精度的途徑
  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題
4  控制系統的根軌跡分析
  4.1  根軌跡的基本概念
  4.2  根軌跡方程
  4.3  常規根軌跡繪製規則
  4.4  廣義根軌跡及其繪製
    4.4.1  參數根軌跡
    4.4.2  零度根軌跡
  4.5  利用根軌跡法實現系統性能分析
    4.5.1  基於根軌跡的系統穩定性分析
    4.5.2  基於根軌跡的系統穩態性能分析
    4.5.3  基於根軌跡的系統動態性能分析
    4.5.4  增加開環零、極點對根軌跡的影響
  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題

5  控制系統的頻域分析
  5.1  頻率特性的基本概念
    5.1.1  頻率特性的定義
    5.1.2  頻率特性的表示方法
  5.2  典型環節與系統的開環頻率特性
    5.2.1  典型環節的頻率特性
    5.2.2  系統開環頻率特性
    5.2.3  最小相位系統和非最小相位系統
    5.2.4  由伯德圖確定傳遞函數
  5.3  奈奎斯特穩定判據
    5.3.1  幅角原理
    5.3.2  奈氏判據
    5.3.3  奈氏判據在伯德圖中的應用
  5.4  控制系統的相對穩定性
    5.4.1  相位裕量
    5.4.2  增益裕量
  5.5  開環對數頻率特性與相對穩定性的關係
    5.5.1  伯德原理
    5.5.2  三段頻特點
  5.6  控制系統的閉環頻率特性
    5.6.1  用向量法繪製閉環頻率特性
    5.6.2  尼柯爾斯圖
    5.6.3  非單位反饋系統的閉環頻率特性
  5.7  頻域性能指標與時域性能指標的關係
    5.7.1  閉環頻域指標
    5.7.2  開環頻域指標和時域性能指標的關係
    5.7.3  閉環頻域指標與時域性能指標的關係
  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題
6  控制系統的校正與設計
  6.1  控制系統校正的概念
    6.1.1  校正方案及校正裝置
    6.1.2  校正裝置的應用
  6.2  常用校正裝置及其特性
    6.2.1  超前校正裝置
    6.2.2  滯后校正裝置
    6.2.3  滯后-超前校正裝置
    6.2.4  PID校正裝置
  6.3  基於頻率法的串聯校正
    6.3.1  超前校正設計
    6.3.2  滯后校正設計
    6.3.3  滯后-超前校正設計
    6.3.4  按系統期望頻率特性進行校正
    6.3.5  PID校正
  6.4  反饋校正及其參數確定
  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題
7  線性離散控制系統分析

  7.1  離散系統的基本概念
    7.1.1  離散控制系統
    7.1.2  離散控制系統的特點
    7.1.3  離散控制系統的研究方法
  7.2  信號的採樣與保持
    7.2.1  採樣過程及其數學描述
    7.2.2  採樣定理
    7.2.3  信號的復現與零階保持器
    7.2.4  採樣周期的選擇
  7.3  z變換理論
    7.3.1  z變換的定義
    7.3.2  z變換方法
    7.3.3  z變換基本定理
    7.3.4  z反變換
  7.4  離散控制系統的數學模型
    7.4.1  差分方程
    7.4.2  脈衝傳遞函數
    7.4.3  差分方程和脈衝傳遞函數的關係
  7.5  線性離散控制系統的分析
    7.5.1  離散控制系統的穩定性分析
    7.5.2  離散控制系統的穩態性能分析
    7.5.3  離散控制系統的動態性能分析
  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題
8  非線性控制系統
  8.1  非線性系統概述
    8.1.1  典型非線性特性
    8.1.2  非線性系統的基本特徵
    8.1.3  非線性系統的分析方法及應用
  8.2  描述函數法
    8.2.1  描述函數法的基本概念
    8.2.2  典型非線性特性的描述函數
    8.2.3  用描述函數法分析非線性系統的穩定性
  8.3  相平面法
    8.3.1  相平面的基本概念
    8.3.2  相軌跡的繪製
    8.3.3  相平面分析
  本章小結
  本章思維導圖
  本章習題
9  直流電動機控制系統分析與綜合
  9.1  直流電機簡介
  9.2  直流電動機模型及特性分析
    9.2.1  直流電動機模型
    9.2.2  直流電動機模型特性分析
  9.3  直流電動機閉環控制系統的時域分析
    9.3.1  基於調速模型討論閉環控制與開環控制的優劣
    9.3.2  基於位置模型討論PID閉環控制
  9.4  直流電動機閉環控制系統的頻域分析

  9.5  直流電動機位置控制系統的頻域綜合
    9.5.1  超前-滯后控制器的設計與模擬
    9.5.2  超前-滯后控制器的設計與模擬
    9.5.3  PID控制器的設計與模擬
  9.6  直流電動機離散控制系統分析
  9.7  直流電動機非線性反饋控制系統綜合
    9.7.1  非線性速度反饋校正改善動態品質
    9.7.2  前向通道加入非線性環節改善動態品質
    9.7.3  用非線性切換方式改善滯后(PI)校正
  本章小結
附錄A  「自動控制原理」OBE課程教學大綱
附錄B  自動化專業畢業要求
附錄C  Matlab/Simulink在控制系統分析與綜合中的應用實例
附錄D  自動化領域重要學術期刊、會議及文獻檢索工具

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