本書前1版為教育科學“十五”國家規劃課題研究成果。本次修訂將進一步減少數學推導,增加例題。強化PID控制器等實際工程中常用內容的介紹,增加工程實例。內容包括時域法、根軌跡法、頻率法、系統校正、離散系統分析等傳統內容,但強調的是物理概念和實際運用。書中對模擬PID調節器和數字PID調節器作了重點介紹。本書以一個實例貫穿全書,采用不同的方法,從不同的角度對例子進行分析,緊密結合MATLAB等系統仿真軟件在自動控制方面的應用。
本書是為適應應用型本科自動化、機電、電氣及信息類各相關專業的教學需要而編寫的。
自動控制技術的應用日益廣泛,除了在國防、空間科技等尖端領域里是不可或缺的重要技術之外,在機電工程、冶金、化工、輕工、交通管理、環境保護、農業等領域中,自動控制技術的作用也日顯突出。特別是近年來隨著自動控制技術與網絡技術及信息技術的融合,形成了物聯網遠程測控、先進智能制造等新的技術發展方向。自動控制技術的運用大大提高了勞動生產率和產品質量,同時,也改善了勞動條件,在進一步提高人類的生活品質方面也起到了非常重要的作用。
自動控制原理是自動控制技術的理論基礎。一般,可將自動控制原理分為經典控制理論和現代控制理論。考慮到經典控制理論是重要的基礎且應用廣泛,同時結合相當一部分應用型本科院校的課程體系,本書以經典控制理論及其應用為主要內容,共分為七章;概述、自動控制系統的數學模型、時域分析法、根軌跡分析法、頻率特性法、控制系統的校正與設計以及采樣控制系統分析。
本書第2版發行后,持續受到了廣大讀者的歡迎,在此深表謝意。本書第2版被評為江蘇省高等學校精品教材。第1版和第2版的共同特點是:突出物理概念,減少數學推導;從自動控制原理的角度對工程實例進行分析設計,以解決理論如何應用于工程實際的問題;各章都結合本章內容介紹了運用MATLAB分析和設計自動控制系統的基本方法;有形象生動的多媒體教學課件與本書內容相匹配。第3版除了繼續保持這些特點之外,還針對PID等常用控制器,采用了MATLAB實例分析;對計算機控制系統做了更貼切的敘述;對一些容易引起混淆的概念,做了更明確的陳述;另外,對前面版本中的錯誤和疏漏之處做了修改;同時,對部分習題及其參考答案進行了調整。
本書由南京工程學院黃堅任主編,宋麗蓉任副主編,陳桂和高金鳳參加了本書的編寫。本書由南京工程學院郁漢琪教授主審,他花費了大量的時間和精力,對全書進行了仔細的審閱并提出了寶貴的修改意見。在此,向所有對本書出版給予支持和幫助的各位表示衷心的感謝。
由于編者的水平有限,時間較緊,書中欠妥與錯誤之處在所難免,懇請專家和廣大讀者指正。
第一章 概述
第一節 自動控制與自動控制系統
第二節 自動控制系統的分類
第三節 對控制系統的性能要求
第四節 自動控制理論發展簡述
小結
習題
第二章 自動控制系統的數學模型
第一節 控制系統的微分方程
第二節 數學模型的線性化
第三節 傳遞函數
第四節 動態結構圖
第五節 反饋控制系統的傳遞函數
第六節 控制系統數學模型建立舉例
第七節 用MATLAB處理系統數學
模型
小結
習題
第三章 時域分析法
第一節 系統性能指標
第二節 一階系統性能分析
第三節 二階系統性能分析
第四節 高階系統的時域分析
第五節 控制系統的穩定性分析
第六節 控制系統的穩態誤差分析
第七節 用時域法分析系統性能舉例
第八節 MATLAB用于時域分析
小結
習題
第四章 根軌跡分析法
第一節 根軌跡的基本概念
第二節 根軌跡的基本特征及作圖方法
第三節 用根軌跡法分析系統性能
第四節 MATLAB用于根軌跡分析
小結
習題
第五章 頻率特性法
第一節 頻率特性的基本概念
第二節 典型環節與系統的頻率特性
第三節 用實驗法確定系統的傳遞函數
第四節 用頻率特性法分析系統穩定性
第五節 頻率特性與系統性能的關系
第六節 用頻率特性法分析系統性能舉例
第七節 MATLAB用于頻域分析
小結
習題
第六章 控制系統的校正與設計
第一節 系統校正的一般方法
第二節 控制系統的工程設計方法
第三節 控制系統設計舉例
第四節 MATLAB用于系統校正與設計
小結
習題
第七章 采樣控制系統分析
第一節 采樣控制系統的基本概念
第二節 采樣控制系統的數學基礎
第三節 采樣控制系統的脈沖傳遞函數
第四節 采樣控制系統的動態性能分析
第五節 采樣控制系統的穩定性分析
第六節 采樣控制系統的穩態誤差分析
第七節 MATLAB用于采樣控制系統分析
小結
習題
附錄1 常用函數的拉氏變換與z變換對照表
附錄2 MATLAB應用簡介
附錄3 部分習題參考答案
參考文獻