本書以工程應(yīng)用為背景,基于本學科專業(yè)教學規(guī)范的核心知識點，較全面地闡述了自動控制的基本理論，重點介紹經(jīng)典控制理論和部分現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ),全書共分7章。第1章結(jié)合實際介紹自動控制的基本概念； 第2章介紹線性控制系統(tǒng)的運動方程及模型描述方法； 第3章介紹連續(xù)控制系統(tǒng)的時域和頻域分析方法； 第4章介紹閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法； 第5章介紹閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差分析方法； 第6章介紹閉環(huán)控制系統(tǒng)的綜合校正方法； 第7章介紹控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與設(shè)計方法。全書結(jié)構(gòu)有以下特點：既集中介紹了線性連續(xù)單變量定常系統(tǒng)理論，又體現(xiàn)了經(jīng)典的連續(xù)多變量系統(tǒng)與現(xiàn)代控制理論的結(jié)合，并舉例說明如何運用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識分析、研究和設(shè)計自動控制系統(tǒng)中復雜工程問題的解決方案。
本書是“普通高等學校儀器科學與技術(shù)專業(yè)系列教材”之一，被評為“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。
第1章緒論
1.1自動控制的發(fā)展概述
1.2控制系統(tǒng)工作原理
1.3自動控制系統(tǒng)的類型
1.3.1開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)
1.3.2定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)
1.3.3連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)
1.3.4線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)
1.3.5單變量控制系統(tǒng)和多變量控制系統(tǒng)
1.4小結(jié)
習題
第2章線性控制系統(tǒng)的運動方程及模型描述
2.1引言
2.2傳遞函數(shù)
2.2.1傳遞函數(shù)的定義
2.2.2傳遞函數(shù)的極點和零點
2.2.3典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)
2.3線性控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
2.3.1電氣系統(tǒng)的數(shù)學模型
2.3.2機械系統(tǒng)的數(shù)學模型
2.3.3工業(yè)過程裝置的數(shù)學模型
2.3.4檢測與執(zhí)行裝置的數(shù)學模型
2.3.5典型對象或環(huán)節(jié)的數(shù)學模型
2.4框圖
2.4.1框圖的基本符號和連接
2.4.2框圖的變換和簡化
2.5信號流圖
2.5.1信號流圖常用術(shù)語
2.5.2框圖及相應(yīng)的信號流圖
2.5.3框圖與信號流圖的轉(zhuǎn)換
2.5.4信號流圖的運算與簡化規(guī)則
2.5.5梅森增益公式
2.6應(yīng)用MATLAB對數(shù)學模型進行描述
2.6.1應(yīng)用MATLAB進行數(shù)學模型轉(zhuǎn)換
2.6.2應(yīng)用MATLAB求系統(tǒng)時域解
2.6.3基于MATLAB求取系統(tǒng)傳遞函數(shù)
2.7運用工程知識解決控制系統(tǒng)復雜工程問題
2.7.1槽式反應(yīng)器的溫度控制系統(tǒng)
2.7.2反應(yīng)器的溫度控制系統(tǒng)框圖
2.7.3被控對象的特性分析及數(shù)學模型的建立
2.7.4構(gòu)建適應(yīng)被控對象特性變化的控制系統(tǒng)
2.8小結(jié)
習題
第3章連續(xù)控制系統(tǒng)的時域和頻域分析方法
3.1引言
3.2連續(xù)控制系統(tǒng)的時域分析法
3.2.1典型輸入信號
3.2.2控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)及性能指標
3.3連續(xù)控制系統(tǒng)的根軌跡分析法
3.3.1根軌跡法的基本概念
3.3.2繪制根軌跡的基本條件和規(guī)則
3.3.3根軌跡繪制方法舉例
3.4連續(xù)控制系統(tǒng)的頻域分析法
3.4.1頻率特性及其與傳遞函數(shù)的關(guān)系
3.4.2頻率特性的圖示方法
3.5基于MATLAB的時域和頻域分析方法
3.5.1利用MATLAB求系統(tǒng)的時域響應(yīng)
3.5.2利用MATLAB計算時域性能指標
3.5.3應(yīng)用MATLAB分析系統(tǒng)根軌跡
3.5.4應(yīng)用MATLAB繪制Bode圖示例
3.5.5應(yīng)用MATLAB繪制Nyquist圖示例
3.5.6應(yīng)用MATLAB繪制Nichols圖示例
3.6基于學科和專業(yè)基礎(chǔ)知識分析控制系統(tǒng)復雜工程問題
3.6.1生物發(fā)酵過程自動控制系統(tǒng)組成
3.6.2生物發(fā)酵過程輸入量（控制量）與輸出量（被控量）的關(guān)聯(lián)性分析
3.6.3金霉素發(fā)酵過程關(guān)鍵變量的優(yōu)化控制
3.7小結(jié)
習題
第4章閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
4.1引言
4.2勞斯穩(wěn)定判據(jù)
4.2.1系統(tǒng)穩(wěn)定性的初步判別
4.2.2勞斯判據(jù)
4.2.3勞斯判據(jù)的特殊情況
4.2.4勞斯判據(jù)的應(yīng)用
4.3奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)
4.3.1映射定理
4.3.2奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)原理
4.3.3開環(huán)極點或零點位于jω軸上時的奈奎斯特判據(jù)
4.4伯德圖的穩(wěn)定性分析
4.4.1增益裕量和相角裕量
4.4.2相角裕量與過渡過程性能指標的關(guān)系
4.4.3最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)
4.5閉環(huán)頻率特性
4.5.1由開環(huán)頻率特性求取閉環(huán)頻率特性
4.5.2等M圓圖和等N圓圖
4.5.3尼柯爾斯圖線
4.6應(yīng)用MATLAB判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.7小結(jié)
習題
第5章閉環(huán)控制系統(tǒng)的誤差分析
5.1引言
5.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
5.2.1穩(wěn)態(tài)誤差和誤差傳遞函數(shù)
5.2.2控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型
5.2.3給定輸入下(隨動系統(tǒng))的穩(wěn)態(tài)誤差
5.2.4擾動輸入下(定值系統(tǒng))的穩(wěn)態(tài)誤差
5.3穩(wěn)態(tài)誤差與對數(shù)幅頻特性曲線的關(guān)系
5.3.1穩(wěn)態(tài)位置誤差系數(shù)的確定
5.3.2穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)的確定
5.3.3穩(wěn)態(tài)加速度誤差系數(shù)的確定
5.3.4減小穩(wěn)態(tài)誤差的若干措施
5.4使用現(xiàn)代工具對控制系統(tǒng)的復雜工程問題進行預測與模擬
5.4.1基于偏差的自動控制系統(tǒng)構(gòu)成
5.4.2參數(shù)優(yōu)化（搜索）中存在的問題
5.4.3并行搜索的基本思想
5.4.4基于矩陣的多個單純形并行搜索
5.4.5應(yīng)用舉例
5.5小結(jié)
習題
第6章閉環(huán)控制系統(tǒng)的綜合校正
6.1引言
6.2控制系統(tǒng)的根軌跡校正方法
6.2.1基于根軌跡的超前校正
6.2.2基于根軌跡的滯后校正
6.3控制系統(tǒng)的頻率特性校正方法
6.3.1基于伯德圖的超前校正
6.3.2基于伯德圖的滯后校正
6.4PID控制器特性分析及應(yīng)用
6.4.1PID控制規(guī)律
6.4.2PID控制器參數(shù)對控制過程的影響
6.4.3PID控制器參數(shù)對系統(tǒng)根軌跡的影響
6.4.4PID控制器參數(shù)對系統(tǒng)頻率特性穩(wěn)定裕量的影響
6.5小結(jié)
習題
第7章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與設(shè)計
7.1引言
7.2控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
7.2.1狀態(tài)空間描述的基本概念
7.2.2狀態(tài)空間表達式的建立
7.2.3狀態(tài)空間的線性變換與規(guī)范化
7.3線性定常連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的解法
7.4線性系統(tǒng)的能控性和能觀性
7.4.1能控性和能觀性概念的提出
7.4.2線性定常連續(xù)系統(tǒng)能控性定義及其判據(jù)
7.4.3線性定常連續(xù)系統(tǒng)能觀性定義及其判據(jù)
7.4.4能控性與能觀性的對偶關(guān)系
7.4.5能控性和能觀性與傳遞函數(shù)(矩陣)的關(guān)系
7.5控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設(shè)計
7.5.1狀態(tài)反饋與極點配置
7.5.2狀態(tài)重構(gòu)與狀態(tài)觀測器
7.6MATLAB在狀態(tài)空間法中的應(yīng)用
7.6.1狀態(tài)空間模型建立與轉(zhuǎn)換
7.6.2能控性與能觀性的判定
7.6.3狀態(tài)反饋系統(tǒng)極點配置
7.7小結(jié)
習題
附錄A
A.1拉氏變換
A.1.1拉氏變換的定義
A.1.2基本函數(shù)的拉氏變換
A.1.3拉氏變換的主要運算定理
A.2拉氏變換求解線性常微分方程
A.2.1拉氏反變換
A.2.2拉氏變換的應(yīng)用舉例
A.3海維塞德部分分式展開法
參考文獻
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