自动控制理论及MATLAB实现 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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多年一线教学经验的总结，适合本专科自动化和相关专业必修课程

内容简介

本书系统地介绍了经典控制理论的基本内容，着重于基本概念、基本理论和基本方法的论述。全书共分8章：自动控制系统的基本概念、控制系统的建模、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频率响应法、控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统。 本书有两个重要特点。一是体现了科学性与实用性。为了科学地、验证理论内容，在每章都加入了Matlab的具体应用实例。为了便于读者深入理解书中所述的重要概念，每章都列举了一定数量的例题和习题，供练习之用。二是适合语码转换式双语教学。在每节中都为重要的技术术语加注了英文词汇，每节末都加入了重点概念和术语的中英文对照表，便于学生为阅读外文专业文献积累词汇量，进而切实地提高双语教学水平。

作者简介

　　　　张涛，博士，副教授，主讲自动控制原理、电路原理、计算机控制技术等多门课程，主持和参与多项省部级教学建设项目。科研方面，主要从事先进控制理论及电动汽车方面的研究工作，主持参与了*家级、省部级科研课题6项，出版专著多部，发表论文20余篇，其中Sci检索3篇，Ei检索17篇。

目录

第1章 自动控制系统的基本概念 1
1．1 自动控制系统的定义 1
1．2 自动控制系统的分类 4
1．2．1 运动与过程控制系统 4
1．2．2 开环与闭环控制系统 4
1．2．3 定值、随动与程序控制系统 6
1．2．4 线性与非线性控制系统 7
1．2．5 连续与离散控制系统 8
1．3 自动控制系统的性能评价 8
1．4 自动控制理论的发展概况 10
小结 13
习题 13
第2章 控制系统的建模 15
2．1 控制系统微分方程的建立 16
2．1．1 简单系统微分方程的建立 16
2．1．2 复杂系统微分方程的建立 18
2．2 非线性数学模型的线性化 21
2．3 传递函数 24
2．3．1 传递函数的定义 24
2．3．2 传递函数的特点 25
2．3．3 传递函数与理想单位脉冲响应的关系 26
2．3．4 系统典型环节的传递函数 28
2．4 系统框图与传递函数 33
2．4．1 框图的组成 33
2．4．2 系统框图的建立 33
2．4．3 框图的等效变换 35
2．4．4 控制系统的传递函数 40
2．5 信号流图和梅逊公式的应用 42
2．5．1 信号流图的概念 42
2．5．2 信号流图的术语和性质 43
2．5．3 梅逊增益公式及其应用 45
2．6 利用Matlab建立数学模型 48
小结 51
习题 51
第3章 控制系统的时域分析法 54
3．1 控制系统的时域性能指标 54
3．1．1 典型输入信号 54
3．1．2 控制系统时域性能指标 57
3．2 一阶系统的时域分析 59
3．2．1 一阶系统的数学模型 59
3．2．2 一阶系统的单位阶跃响应 59
3．2．3 一阶系统的单位斜坡响应 61
3．2．4 一阶系统的单位抛物线响应 61
3．2．5 一阶系统的单位脉冲响应 62
3．3 二阶系统的时域分析 62
3．3．1 二阶系统的数学模型 62
3．3．2 二阶系统的单位阶跃响应 64
3．3．3 欠阻尼二阶系统的性能分析 67
3．3．4 二阶系统的单位脉冲响应 71
3．3．5 二阶工程最佳参数 72
3．4 高阶系统的时域分析 73
3．4．1 高阶系统的单位阶跃响应 74
3．4．2 闭环主导极点 75
3．5 线性系统的稳定性分析 75
3．5．1 稳定性的基本概念 76
3．5．2 线性系统稳定的充分必要条件 77
3．5．3 线性系统稳定的必要条件 78
3．5．4 劳斯稳定判据 78
3．5．5 赫尔维兹稳定判据 81
3．5．6 劳斯判据的应用 82
3．6 控制系统的稳态误差 84
3．6．1 稳态误差的定义 84
3．6．2 系统类型与输入作用下的稳态误差 85
3．6．3 扰动作用下的稳态误差 88
3．6．4 提高系统稳态精度的方法 90
3．7 Matlab在时域分析法中的应用 90
3．7．1 单位脉冲响应和单位阶跃响应 90
3．7．2 单位斜坡响应 92
3．7．3 任意函数作用下系统的响应 93
3．7．4 Simulink中时域响应举例 95
小结 96
习题 96
第4章 控制系统的根轨迹法 99
4．1 根轨迹的基本概念 99
4．1．1 根轨迹的概念 99
4．1．2 根轨迹与系统性能 100
4．1．3 根轨迹的幅值条件和相角条件 101
4．1．4 根轨迹增益与系统开环增益的关系 102
4．2 绘制根轨迹的基本法则 103
4．3 广义根轨迹的绘制 114
4．3．1 参量根轨迹 114
4．3．2 零度根轨迹 117
4．4 用根轨迹分析闭环控制系统的性能 120
4．4．1 用根轨迹分析系统的稳定性 120
4．4．2 用根轨迹分析系统的动态性能 121
4．4．3 用根轨迹分析系统的稳态性能 122
4．4．4 附加开环零、极点的作用 124
4．5 Matlab在根轨迹法中的应用 126
小结 131
习题 131
第5章 控制系统的频率响应法 135
5．1 频率特性 135
5．1．1 频率特性的基本概念 135
5．1．2 由传递函数确定系统的频率响应 137
5．2 对数坐标图 139
5．2．1 典型因子的伯德图 140
5．2．2 绘制开环系统伯德图的一般步骤 148
5．2．3 最小相位系统与非最小相位系统 149
5．2．4 系统的类型与对数幅频特性曲线低频渐近线的对应关系 150
5．3 极坐标图 153
5．3．1 典型因子的乃氏图 153
5．3．2 极坐标图的一般形状 157
5．4 乃奎斯特稳定判据 160
5．4．1 幅角原理 160
5．4．2 乃奎斯特稳定判据 162
5．4．3 乃氏判据应用于滞后系统 168
5．5 相对稳定性分析 170
5．5．1 增益裕量 171
5．5．2 相位裕量 171
5．5．3 相对稳定性与对数幅频特性中频段斜率的关系 173
5．6 频域性能指标与时域性能指标间的关系 175
5．6．1 闭环频率特性及其特征量 175
5．6．2 二阶系统时域响应与频域响应的关系 177
5．7 传递函数的实验确定 181
5．8 Matlab在频率响应法中的应用 182
5．8．1 用Matlab绘制伯德图 183
5．8．2 用Matlab绘制乃奎斯特图 186
小结 190
习题 191
第6章 控制系统的校正 195
6．1 系统的设计与校正问题 195
6．1．1 被控对象 195
6．1．2 性能指标 195
6．1．3 系统带宽的确定 197
6．1．4 系统校正方式 198
6．2 线性系统的基本控制规律 199
6．2．1 比例控制规律 200
6．2．2 比例―微分控制规律 200
6．2．3 积分控制规律 200
6．2．4 比例―积分控制规律 201
6．2．5 比例―积分―微分控制规律 201
6．3 串联校正 202
6．3．1 超前校正 203
6．3．2 滞后校正 208
6．3．3 滞后―超前校正 214
6．4 反馈校正 220
6．4．1 利用反馈校正改变局部结构和参数 221
6．4．2 利用反馈校正取代局部结构 222
6．5 复合校正 223
6．5．1 前馈校正与反馈控制组成的复合控制 223
6．5．2 扰动补偿校正与反馈控制组成的复合控制 225
6．6 Matlab在串联校正中的应用 226
小结 233
习题 234
第7章 非线性控制系统 236
7．1 非线性控制系统概述 236
7．1．1 研究非线性控制理论的意义 236
7．1．2 非线性系统的特征 238
7．1．3 非线性系统的分析与设计方法 240
7．2 常见非线性及其对系统运动的影响 241
7．2．1 非线性特性的等效增益 241
7．2．2 常见非线性因素对系统运动的影响 243
7．3 非线性元件的描述函数 245
7．3．1 描述函数的基本概念 246
7．3．2 非线性元件描述函数的举例 247
7．3．3 用描述函数法分析非线性控制系统 252
7．4 非线性系统的相平面分析 255
7．4．1 相平面的基本概念 255
7．4．2 线性二阶系统的相轨迹 256
7．4．3 绘制相平面图的等倾斜线法 258
7．4．4 非线性系统的相平面分析 260
7．5 Matlab在相平面分析中的应用 265
小结 269
习题 270
第8章 离散控制系统 272
8．1 离散控制系统的概念 272
8．2 信号的采样与复现 275
8．2．1 采样过程 275
8．2．2 采样定理 276
8．2．3 零阶保持器 278
8．3 Z变换与Z反变换 280
8．3．1 Z变换 280
8．3．2 Z变换的基本性质 283
8．3．3 Z反变换 286
8．4 脉冲传递函数 288
8．4．1 串联环节的脉冲传递函数 289
8．4．2 闭环系统的脉冲传递函数 291
8．5 差分方程 295
8．5．1 差分的定义 295
8．5．2 差分方程概述 295
8．5．3 用Z变换法求解差分方程 296
8．5．4 用迭代法求解差分方程 297
8．6 离散控制系统的性能分析 299
8．6．1 离散控制系统的稳定性分析 299
8．6．2 闭环极点与瞬态响应的关系 302
8．6．3 离散系统的稳态误差 305
8．7 Matlab在离散控制系统中的应用 307
8．7．1 利用Simulink分析和设计离散控制系统 307
8．7．2 利用Matlab函数分析和设计离散控制系统 312
8．7．3 利用SISO分析工具分析和设计离散控制系统 312
小结 314
习题 314

前言/序言

前 言

要实现中华民族伟大复兴的中国梦，离不开工业全面现代化的支撑，而工业现代化的基础就是自动化，从而“自动控制理论”就成为高等院校许多学科共同的专业基础，且越来越占有重要的位置。

“自动控制理论”是专门研究有关自动化系统基本概念、基本原理和基本方法的一门课程。本书系统而全面地介绍了经典控制理论的基本内容。主要内容包括自动控制基础知识、控制系统的建模、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频率响应法、控制系统的校正、非线性控制系统和离散控制系统。这些内容都是被国内外高校公认的关于自动控制理论的基本内容。

本书的一个重要特点是体现了科学性与实用性。为了科学地验证理论内容，在每章都加入了Matlab的具体应用实例。为了便于读者深入理解书中所述的重要概念，每章都列举了一定数量的例题和习题，供练习之用。

本书的另一个重要特点是适合语码转换式双语教学。在每节中都为重要的技术术语加注了英文词汇，每节末都加入了重点概念和术语的中英文对照表，便于教师在课堂上对学生进行专业词汇的渗透，使学生在学习本课程的同时逐步增加专业词汇量，方便学生更好地阅读外文专业文献，进而切实提高双语教学水平。

本书由张涛、王娟和杜海英担任主编，唐建波、马彪和宋鹏担任副主编。全书共分为8章，其中第1、5章由张涛执笔，第2、6章由王娟执笔，第3、4章由杜海英执笔，第7章由唐建波执笔，第8章由马彪执笔，每章的Matlab应用部分由宋鹏执笔。本书由徐国凯教授担任主审。研究生徐凯、马雪寒和龙雨飞承担了部分绘图和文字处理工作，在此表示感谢。

书中参考和借鉴了同类教科书的精华，为此对原书作者深表谢意。

本书可作为自动化专业本科生的教科书，也可作为电子信息类或其他与控制有关的专业的本科生、研究生及工程技术人员的参考书。

由于编者水平有限，书中一定会有一些不妥之处，恳请广大读者和同行专家批评、指正。

前三章至少有两处错误。

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书连基本包装都没

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好

正版书 包装够严实

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