自动控制原理(非自动化专业适用)/高等学校规划教材

内容简介

本书介绍了自动控制原理的基本概念和方法，包括经典控制理论和现代控制理论的主要内容，适合作为信息学科本科学生平台课程教材和非自动专业理工科学生的教材。全书共分7章，第1章绪论，引入控制系统的基本概念、定义、术语；第2章控制系统的数学模型，介绍连续系统的时域模型、复域模型、状态空间描述；第3章线性系统的时域分析，对系统动态性能、稳态性能和稳定性进行分析的方法作了详细的读者讨论；第4章线性系统的频域分析，介绍线性系统的频率特性和频域分析方法；第5章线性系统的校正，介绍线性系统的校正的原理和方法，着重讨论了PID控制器的设计及其在系统校正中的作用。第6章采样系统分析，介绍了z变换、脉冲传递函数以及离散系统的分析方法；第7章状态空间分析设计，讨论了线性定常系统的状态空间分析和基本设计方法，各学校可根据专业需要，选择有关章节组织教学。本书的特点是内容精炼，重点突出，强调基本概念、基本原理的掌握与应用，适合少学时数自动控制原理数学的要求。

目录

1绪论1
11自动控制的基本概念1
111基本概念1
112开环控制与闭环控制的实例2
12自动控制理论的发展3
121经典控制理论3
122现代控制理论4
123大系统理论4
124智能控制4
13控制系统的分类5
131恒值系统和随动系统5
132线性系统和非线性系统5
133连续系统和离散系统5
14对控制系统的基本要求6
141稳定性6
142动态性能6
143稳态性能6
本章小结6
习题6
2控制系统的数学模型8
21基本概念8
211数学模型8
212控制系统8
22时域模型——微分方程9
221建立系统或元件微分方程的步骤9
222典型系统的微分方程10
223非线性方程线性化方法14
23复域模型——传递函数15
231传递函数的定义15
232传递函数的性质和物理意义16
233典型环节的传递函数16
234传递函数的表示方式和术语18
24 控制系统方块图20
241方块图简介20
242方块图的化简22
243闭环系统的方块图和传递函数25
25状态空间模型28
251状态变量表达式相关概念29
252由微分方程建立状态变量表达式31
253状态变量表达式和传递函数的关系35
本章小结41
习题41
3线性系统的时域分析44
31系统的稳定性分析44
311稳定的概念44
312稳定的充要条件45
313劳斯稳定判据46
32二阶系统的动态性能分析52
321典型输入信号52
322动态性能指标53
323二阶系统的时域响应54
324高阶系统的时域响应59
33系统稳态性能分析62
331稳态误差的定义63
332输入信号作用下系统的稳态误差64
333扰动信号作用时系统的稳态误差68
本章小结70
习题70
4线性系统的频域分析75
41线性系统的频率响应75
42频率特性的图形表示77
421幅相频率特性曲线78
422对数频率特性曲线86
43奈奎斯特稳定判据95
431奈奎斯特稳定判据的数学基础95
432奈奎斯特稳定判据95
44控制系统的相对稳定性100
441相对稳定性100
442稳定裕度的求取102
45频域响应分析105
451频率性能指标 105
452频域指标与时域指标的关系105
本章小结108
习题108
5线性系统的校正113
51系统设计与校正的概念113
511系统性能指标113
512校正的实质114
513校正方式115
514对数幅频特性的形状对系统性能指标的影响115
52常用校正装置117
521无源超前网络117
522无源滞后网络118
523滞后超前无源网络119
53串联校正的频率法设计120
531串联超前校正120
532串联滞后校正122
533串联滞后超前校正124
54PID调节器126
541PID的基本控制作用126
542PID控制器的参数确定129
本章小结133
习题133
6采样系统分析135
61引言135
62信号的采样与保持135
621采样信号的数学表示135
622采样信号的频谱分析136
623采样定理137
624信号的保持138
63 z变换139
631z变换的定义140
632z变换的求法140
633z变换的性质141
634z反变换144
64采样系统的脉冲传递函数146
641脉冲传递函数的定义和意义146
642脉冲传递函数的求法147
643开环脉冲传递函数148
644闭环脉冲传递函数149
65采样系统分析151
651采样系统的稳定性