内容简介
本教材比较全面地阐述了自动控制理论的基本内容。全书共分8章,主要讲述了自动控制的基本概念,控制系统数学模型的建立,用时域分析、根轨迹及频域方法对连续系统进行分析,对控制系统的校正方法进行了研究,对采样控制理论的基本内容和现代控制理论的基本内容进行了介绍。各章均安排采用MATLAB仿真的控制系统分析与应用实例。
《十一五规划教材:自动控制理论》适合作为电气工程及自动化、电子科学与技术、工业自动化等相关专业作为教材及教学参考书,也可供有关师生和专业工程技术人员参考。
目录
第1章 绪论
1.1 自动控制系统的基本概念与发展
1.2 自动控制系统的基本控制方式
1.3 自动控制系统的基本类型
1.4 对控制系统的要求和本书内容简介
1.5 连续设计示例:硬盘读写系统
1.6 小结
习题
第2章 线性系统的数学模型
2.1 引言
2.2 典型环节的微分方程
2.3 典型环节的传递函数
2.4 线性系统结构图
2.5 线性系统的信号流图
2.6 线性控制系统数学模型的建立
2.7 非线性数学模型的线性化
2.8 响应曲线法辨识系统的数学模型
2.9 利用MATLAB建立SISO系统的数学模型
2.10 连续设计示例:硬盘读写系统的数学模型建立
2.11 小结
习题
第3章 线性系统的时域分析
3.1 典型试验信号与系统性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.3 二阶系统的时域分析
3.4 高阶系统的时域分析
3.5 线性系统的稳定性分析
3.6 线性系统的稳态误差计算
3.7 基于MATLAB的线性系统时域分析
3.8 连续设计示例:硬盘读写系统的时域分析
3.9 小结
习题
第4章 线性系统的根轨迹法
4.1 根轨迹法的基本概念
4.2 根轨迹的基本条件
4.3 绘制根轨迹的基本规则
4.4 参量根轨迹的绘制
4.5 用根轨迹法分析控制系统性能
4.6 用MATLAB绘制控制系统的根轨迹
4.7 连续设计示例:硬盘读写系统的根轨迹法
4.8 小结
习题
第5章 线性系统的频率法分析
5.1 频率特性的基本概念
5.2 典型环节的频率特性
5.3 系统开环频率特性的绘制
5.4 用频率法分析系统稳定性
5.5 对数判据
5.6 用频率法分析系统品质
5.7 基于MATLAB的频率法分析
5.8 连续设计示例:硬盘读写系统的频率法分析
5.9 小结
习题
第6章 线性系统的校正方法
6.1 系统校正概述
6.2 常用校正装置及其特性
6.3 串联校正
6.4 应用频率法对系统进行串联校正
6.5 按期望模型对系统进行串联校正
6.6 用MATLAB实现系统校正
6.7 连续设计示例:硬盘读写系统的校正
6.8 小结
习题
第7章 线性离散系统的分析与综合
第8章 线性系统的状态空间分析与设计
附录1 常用函数的拉氏变换和Z变换对照表
附录2 常用MATLAB命令
参考文献
试读
第1章 绪论
1.1 自动控制系统的基本概念与发展
1.1.1 自动控制的定义与发展
在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用。所谓自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置操纵机器、设备或生产过程,使其自动按预定规律运行的技术。
这里所说的外加设备或装置,通常包括测量仪器、控制装置和执行机构。没有检测与执行设备,单独的控制器是无法发挥作用的。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学,它的发展初期是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制,一般公认1788年由瓦特发明的蒸汽机离心调速器是最早的自动控制装置。第二次世界大战期间,人们设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其它基于反馈原理的军用装备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到二战结束后已形成完整的自动控制理论体系,这就是以传递函数为基础的经典控制理论,它主要研究单输入一单输出、线性定常控制系统的分析和设计问题。
20世纪60年代初期,为适应宇航技术的发展,出现了区别于经典理论的现代控制理论。它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数系统的最优控制问题,主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法,该方法大量借助计算机实现复杂的数学处理和计算,可以说现代控制方法是随着计算机的发展而建立起来的。目前,自动控制理论的研究还在继续,朝着以控制论、信息论、仿生学为基础的智能控制理论方向深入发展。