正版 自动控制原理及应用 陈祥光 孙玉梅 吴磊 孙巧妍 黄聪明 清

第1章绪论
?
1.1自动控制的发展概述
?
1.2控制系统工作原理
?
1.3自动控制系统的类型
?
1.3.1开环控制系统和闭环控制系统
?
1.3.2定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统
?
1.3.3连续控制系统和离散控制系统
?
1.3.4线性控制系统和非线性控制系统
?
1.3.5单变量控制系统和多变量控制系统
?
1.4小结
?
习题
?
?
第2章线性控制系统的运动方程及模型描述
?
2.1引言
?
2.2传递函数
?
2.2.1传递函数的定义
?
2.2.2传递函数的极点和零点
?
2.2.3典型环节及其传递函数???????????????????????????????????
?
2.3线性控制系统的数学模型
?
2.3.1电气系统的数学模型
?
2.3.2机械系统的数学模型
?
2.3.3工业过程装置的数学模型
?
2.3.4检测与执行装置的数学模型
?
2.3.5典型对象或环节的数学模型
?
2.4框图
?
2.4.1框图的基本符号和连接
?
2.4.2框图的变换和简化
?
2.5信号流图
?
2.5.1信号流图常用术语
?
2.5.2框图及相应的信号流图
?
2.5.3框图与信号流图的转换
?
2.5.4信号流图的运算与简化规则
?
2.5.5梅森增益公式
?
2.6应用MATLAB对数学模型进行描述
?
2.6.1应用MATLAB进行数学模型转换
?
2.6.2应用MATLAB求系统时域解
?
2.6.3基于MATLAB求取系统传递函数
?
2.7运用工程知识解决控制系统复杂工程问题
?
2.7.1槽式反应器的温度控制系统
?
2.7.2反应器的温度控制系统框图
?
2.7.3被控对象的特性分析及数学模型的建立
?
2.7.4构建适应被控对象特性变化的控制系统
?
2.8小结
?
习题
?
?
第3章连续控制系统的时域和频域分析方法
?
3.1引言
?
3.2连续控制系统的时域分析法
?
3.2.1典型输入信号
?
3.2.2控制系统的瞬态响应及性能指标
?
3.3连续控制系统的根轨迹分析法
?
3.3.1根轨迹法的基本概念
?
3.3.2绘制根轨迹的基本条件和规则
?
3.3.3根轨迹绘制方法举例
?
3.4连续控制系统的频域分析法
?
3.4.1频率特性及其与传递函数的关系
?
3.4.2频率特性的图示方法
?
3.5基于MATLAB的时域和频域分析方法
?
3.5.1应用MATLAB求系统的时域响应
?
3.5.2应用MATLAB计算时域性能指标
?
3.5.3应用MATLAB分析系统根轨迹
?
3.5.4应用MATLAB绘制伯德图示例
?
3.5.5应用MATLAB绘制奈奎斯特图示例
?
3.5.6应用MATLAB绘制尼柯尔斯图示例
?
3.6基于学科和专业基础知识分析控制系统复杂工程问题
?
3.6.1生物发酵过程自动控制系统组成
?
3.6.2生物发酵过程输入量（控制量）与输出量（被控量）的关联性分析
?
3.6.3金霉素发酵过程关键变量的优化控制
?
3.7小结
?
习题
?
?
第4章闭环控制系统的稳定性分析
?
4.1引言
?
4.2劳斯稳定判据
?
4.2.1系统稳定性的初步判别
?
4.2.2劳斯判据
?
4.2.3劳斯判据的特殊情况
?
4.2.4劳斯判据的应用
?
4.3奈奎斯特稳定判据
?
4.3.1映射定理
?
4.3.2奈奎斯特稳定判据原理
?
4.3.3开环极点或零点位于jω轴上时的奈奎斯特判据
?
4.4伯德图的稳定性分析
?
4.4.1增益裕量和相角裕量
?
4.4.2相角裕量与过渡过程性能指标的关系
?
4.4.3相位系统和非相位系统
?
4.5闭环频率特性
?
4.5.1由开环频率特性求取闭环频率特性
?
4.5.2等M圆图和等N圆图
?
4.5.3尼柯尔斯图线
?
4.6应用MATLAB判断系统的稳定性
?
4.7设计控制系统复杂工程问题的解决方案
?
4.7.1控制系统关联性原理概述
?
4.7.2控制系统关联性数学分析
?
4.7.3控制系统关联性分析举例
?
4.8小结
?
习题
?
?
第5章闭环控制系统的误差分析
?
5.1引言
?
5.2控制系统的稳态误差
?
5.2.1稳态误差和误差传递函数
?
5.2.2控制系统的结构类型
?
5.2.3给定输入下(随动系统)的稳态误差
?
5.2.4扰动输入下(定值系统)的稳态误差
?
5.3稳态误差与对数幅频特性曲线的关系
?
5.3.1稳态位置误差系数的确定
?
5.3.2稳态速度误差系数的确定
?
5.3.3稳态加速度误差系数的确定
?
5.3.4减小稳态误差的若干措施
?
5.4控制系统的复杂工程问题进行预测与模拟
?
5.4.1基于偏差的自动控制系统构成
?
5.4.2参数优化（搜索）中存在的问题
?
5.4.3并行搜索的基本思想
?
5.4.4基于矩阵的多个单纯形并行搜索
?
5.4.5应用举例
?
5.5小结
?
习题
?
?
第6章闭环控制系统的综合校正
?
6.1引言
?
6.2控制系统的根轨迹校正方法
?
6.2.1基于根轨迹的超前校正
?
6.2.2基于根轨迹的滞后校正
?
6.3控制系统的频率特性校正方法
?
6.3.1基于伯德图的超前校正
?
6.3.2基于伯德图的滞后校正
?
6.4PID控制器特性分析及应用
?
6.4.1PID控制规律
?
6.4.2PID控制器参数对控制过程的影响
?
6.4.3PID控制器参数对系统根轨迹的影响
?
6.4.4PID控制器参数对系统频率特性稳定裕量的影响
?
6．5基于典型的控制规律研究控制系统中的复杂工程问题
?
6.5.1基于改进 BP算法的控制系统设计
?
6.5.2基于人工神经网络的智能控制系统仿真研究
?
6.6小结
?
习题
?
?
第7章控制系统的状态空间分析与设计
?
7.1引言
?
7.2控制系统的状态空间描述
?
7.2.1状态空间描述的基本概念
?
7.2.2状态空间表达式的建立
?
7.2.3状态空间的线性变换与规范化
?
7.3线性定常连续系统状态方程的解法
?
7.4线性系统的能控性和能观性
?
7.4.1能控性和能观性概念的提出
?
7.4.2线性定常连续系统能控性定义及其判据
?
7.4.3线性定常连续系统能观性定义及其判据
?
7.4.4能控性与能观性的对偶关系
?
7.4.5能控性和能观性与传递函数(矩阵)的关系
?
7.5控制系统的状态空间设计
?
7.5.1状态反馈与极点配置
?
7.5.2状态重构与状态观测器
?
7.6MATLAB在状态空间法中的应用
?
7.6.1状态空间模型建立与转换
?
7.6.2能控性与能观性的判定
?
7.6.3状态反馈系统极点配置
?
7.7分析控制系统中的复杂工程问题及设计解决方案
?
7.7.1电控液压举升系统的构成
?
7.7.2电控液压举升控制系统的数学模型
?
7.7.3液压举升系统可控性与可观性分析
?
7.7.4自卸车液压举升系统PID控制仿真
?
7.8小结
?
习题
?
?
附录A
?
A.1拉氏变换
?
A.1.1拉氏变换的定义
?
A.1.2基本函数的拉氏变换
?
A.1.3拉氏变换的主要运算定理
?
A.2拉氏变换求解线性常微分方程
?
A.2.1拉氏反变换
?
A.2.2拉氏变换的应用举例
?
A.3海维塞德部分分式展开法
?
?
参考文献

本书以工程应用为背景，基于仪器科学与技术学科专业教学规范的核心知识点，较全面地阐述了自动控制的基本理论，重点介绍了经典控制理论和部分现代控制理论基础,全书共分7章。靠前章结合实际介绍自动控制的基本概念； 第2章介绍线性控制系统的运动方程及模型描述方法； 第3章介绍连续控制系统的时域和频域分析方法； 第4章介绍闭环控制系统的稳定性分析方法； 第5章介绍闭环控制系统的误差分析方法； 第6章介绍闭环控制系统的综合校正方法； 第7章介绍控制系统的状态空间分析与设计方法。全书结构有以下特点：既集中介绍了线性连续单变量定常系统理论，又体现了经典的连续多变量系统与现代控制理论的结合，并举例说明了如何运用专业基础理论和专业知识分析、研究和设计自动控制系统中复杂工程问题，以及论述设计自动控制系统中复杂工程问题的解决方案。本书理论联系实际，部分例题涉及多个学科领域，适用于测控技术与仪器专业、自动化专业以及相关专业作为教材，也可供有关科技人员参考。

《自动控制原理及应用（第3版）》是“十二五”普通高等教育本科*规划教材