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謝昭莉 著

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齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111383307

商品編碼：29326141187

包裝：平裝

齣版時間：2012-07-01

基本信息

書名：自動控製原理(上)

：38.00元

作者：謝昭莉

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2012-07-01

ISBN：9787111383307

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：1.140kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書根據高等學校本科自動控製原理課程的教學要求編寫，比較全麵地闡述瞭經典控製理論中綫性定常係統理論的基本內容。全書共分4篇（控製基礎篇、係統分析篇、係統設計篇、應用篇），共7章，包括自動控製係統的一般概念及數學模型，經典控製理論的三大分析方法——時域分析法、根軌跡分析法及頻域分析法，控製係統的校正。另外，為瞭教材知識體係的完整性及拓展讀者的視野，加深學生對課程的理解以及與後續課程的銜接，本書在後以小篇幅、淺顯易讀的編排風格，較完整地展示瞭幾個控製係統的應用實例。
　　《高等院校精品課程係列教材：自動控製原理（上）》將基於MATLAB的控製係統計算機輔助分析與設計方法貫穿在相關章節中介紹，注重結閤MATLAB工具的應用，以輔助對課程的理解。
　　本書可作為高等學校自動化、電氣工程及自動化、機械工程及自動化、熱力工程、通信工程、電子信息工程等相關專業的“自動控製原理”課程的本科教材，同時也可作為自動化相關專業研究生及工程技術人員的參考書。

目錄

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前言
篇 控製基礎篇
第1章 自動控製係統的一般概念
1.1 引言
1.2 自動控製與自動控製係統
1.2.1 人工控製與自動控製
1.2.2 控製係統的方框圖錶示法
1.2.3 開環控製與閉環控製
1.2.4 自動控製係統的基本組成
1.3 自動控製係統的基本類型
1.3.1 恒值控製係統、隨動控製係統和程序控製係統
1.3.2 綫性係統和非綫性係統
1.3.3 連續係統和離散係統
1.4 對自動控製係統的基本要求
1.5 本課程的任務及本書概貌
1.5.1 課程的任務
1.5.2 本書概貌
小結
習題

第2章 控製係統的數學模型
2.1 引言
2.2 係統微分方程的建立
2.2.1 綫性係統的微分方程
2.2.2 非綫性微分方程的綫性化
2.3 綫性係統的傳遞函數
2.3.1 傳遞函數
2.3.2 傳遞函數的性質
2.3.3 傳遞函數的求法
2.3.4 典型環節的傳遞函數
2.4 控製係統的動態結構圖與信號流圖
2.4.1 動態結構圖的概念
2.4.2 動態結構圖的繪製
2.4.3 動態結構圖的等效變換
2.4.4 信號流圖及梅遜增益公式
2.5 閉環控製係統的傳遞函數
2.5.1 閉環控製係統的開環傳遞函數
2.5.2 給定輸入信號作用下係統的閉環傳遞函數
2.5.3 乾擾信號作用下係統的閉環傳遞函數
2.5.4 閉環控製係統的誤差傳遞函數
2.5.5 多輸入-多輸齣係統的傳遞函數矩陣
2.6 MATLAB中數學模型的錶示
2.6.1 數學模型的MATLAB錶示及其轉換
2.6.2 應用MATLAB指令簡化動態結構圖
小結
習題

第二篇 係統分析篇
第3章 控製係統的時域分析
3.1 引言
3.1.1 典型輸入信號
3.1.2 控製係統時域響應的性能指標
3.2 綫性定常係統的穩定性及穩定判據
3.2.1 穩定的基本概念
3.2.2 綫性係統穩定的充分必要條件
3.2.3 勞斯穩定判據
3.2.4 係統參數對穩定性的影響
3.2.5 係統的相對穩定性和穩定裕量
3.2.6 結構不穩定係統及其改善
3.3 控製係統的穩態誤差
3.3.1 誤差和穩態誤差的定義
3.3.2 給定輸入作用下的穩態誤差
3.3.3 乾擾作用下的穩態誤差與係統結構參數的關係
3.3.4 改善係統穩態精度的途徑
3.4 控製係統的動態性能分析
3.4.1 一階係統的時域分析
3.4.2 二階係統的時域分析
3.4.3 高階係統分析
3.5 綫性係統的基本控製規律--PID控製
3.6 用MATLAB對係統進行時域分析
小結
習題

第4章 控製係統的根軌跡分析法
4.1 引言
4.1.1 根軌跡
4.1.2 根軌跡與係統性能
4.2 根軌跡法的基本概念
4.2.1 根軌跡方程
4.2.2 係統閉環零點、極點和開環零點、極點的關係
4.2.3 相角條件和幅值條件
4.3 根軌跡的繪製
4.3.1 繪製根軌跡圖的基本法則
4.3.2 繪製根軌跡圖舉例
4.4 廣義根軌跡的繪製
4.4.1 參數根軌跡圖的繪製
4.4.2 零度根軌跡圖的繪製
4.5 利用根軌跡圖分析控製係統性能
4.5.1 閉環係統極點、零點的位置與係統性能的關係
4.5.2 由根軌跡圖確定條件穩定係統的參數取值範圍
4.6 用MATLAB進行控製係統的根軌跡分析
4.6.1 用MATLAB繪製根軌跡圖
4.6.2 用MATLAB對係統根軌跡進行分析舉例
小結
習題

第5章 控製係統的頻域分析
5.1 引言
5.1.1 頻率特性的基本概念
5.1.2 用圖形錶示頻率特性
5.2 對數頻率特性
5.2.1 對數頻率特性圖
5.2.2 典型環節的對數頻率特性
5.2.3 控製係統開環對數頻率特性圖的繪製
5.2.4 小相位係統與非小相位係統
5.2.5 由頻率特性確定相應的傳遞函數
5.3 頻率特性極坐標圖
5.3.1 極坐標圖（幅相頻率特性麯綫）
5.3.2 典型環節的頻率特性極坐標圖
5.3.3 控製係統的開環頻率特性極坐標圖
5.4 奈奎斯特穩定判據
5.4.1 奈奎斯特穩定判據的數學基礎
5.4.2 奈奎斯特穩定判據
5.4.3 對數頻率特性上的奈奎斯特判據
5.4.4 用奈奎斯特判據判斷延遲係統穩定性
5.5 控製係統的相對穩定性
5.5.1 相角裕量與幅值裕量
5.5.2 控製係統的相對穩定性分析
5.6 控製係統的頻域分析
5.6.1 典型二階係統的頻域分析
5.6.2 高階係統的頻域分析
5.7 用MATLAB進行控製係統的頻域分析
小結
習題

第三篇 係統設計篇
第6章 控製係統的校正
6.1 引言
6.1.1 係統校正的概念
6.1.2 係統校正基礎
6.2 常用校正裝置及其特性
6.2.1 超前校正裝置及其特性
6.2.2 滯後校正裝置及其特性
6.2.3 滯後-超前校正裝置及其特性
6.3 頻域法串聯校正
6.3.1 串聯超前校正
6.3.2 串聯滯後校正
6.3.3 串聯滯後超前校正
6.3.4 按期望特性對係統進行串聯校正
6.4 根軌跡法串聯校正
6.4.1 串聯超前校正
6.4.2 串聯滯後校正
6.4.3 串聯滯後超前校正
6.5 工程控製方法PID控製
6.6 反饋校正
6.6.1 利用反饋校正改變局部結構和參數
6.6.2 利用反饋校正取代局部結構
6.7 復閤校正
6.7.1 按乾擾補償的復閤校正
6.7.2 按輸入補償的復閤校正
小結
習題

第四篇 應用篇
第7章 控製係統示例
7.1 引言
7.2 一種電動比例蝶閥控製係統
7.3 智能車速度控製係統
7.4 鍋爐給水控製係統
7.5 汽車製動器性能測試的試驗颱控製係統
附錄常用函數的拉普拉斯變換簡錶及拉普拉斯變換的幾個重要定理
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《自動控製原理(上)》是深入探索自動控製係統核心理論和實踐方法的權威著作。本書旨在為讀者構建一個堅實的基礎，使其能夠理解、分析並設計各種自動化係統。從宏觀到微觀，從理論到應用，本書層層遞進，引導讀者逐步掌握自動控製領域的精髓。 第一部分：係統描述與數學建模 本書的開篇，將帶領讀者走進自動控製係統的世界，理解其基本概念和構成要素。我們將深入剖析何為“自動控製”，它在現代社會中的重要性，以及其發展曆程。隨後，重點將放在如何將物理係統的動態行為轉化為數學語言。 係統構成要素： 介紹自動控製係統的基本組成部分，包括控製器、被控對象、傳感器、執行器等，並闡述它們之間的相互關係和作用。通過具體的實例，如恒溫器控製空調、機器人手臂的運動等，讓讀者直觀理解這些概念。 數學模型的重要性： 強調數學模型在自動控製理論中的核心地位。解釋為何需要模型，模型如何幫助我們理解係統行為，預測係統響應，以及設計有效的控製器。 微分方程法： 這是描述動態係統的基礎工具。我們將從牛頓第二定律、基爾霍夫定律等物理定律齣發，推導齣描述機械、電氣、熱學、流體等各種物理係統的微分方程。講解如何建立一階、二階甚至高階微分方程模型，並分析其特點。 傳遞函數法： 在綫性時不變（LTI）係統中，傳遞函數是一種極其強大的分析工具。我們將介紹拉普拉斯變換及其性質，以及如何利用它將時域的微分方程轉化為頻域的代數方程——傳遞函數。深入探討傳遞函數的物理意義，例如增益、極點、零點等如何影響係統行為。 狀態空間法： 隨著係統復雜度的增加，特彆是對於多輸入多輸齣（MIMO）係統，狀態空間描述提供瞭更為通用和強大的建模框架。本書將介紹狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程的概念，並展示如何將傳遞函數模型轉換為狀態空間模型，反之亦然。狀態空間法在現代控製理論，特彆是現代控製理論中占據核心地位。 係統辨識： 在某些情況下，我們可能無法通過第一性原理直接建立精確的數學模型，此時就需要利用實驗數據來辨識係統模型。本書將介紹一些基本的係統辨識方法，幫助讀者在實踐中獲取係統的動態特性。 第二部分：綫性係統時域分析 在建立瞭係統的數學模型之後，我們就需要對其動態行為進行深入分析。本部分將聚焦於綫性係統的時域響應特性，理解係統在不同輸入信號下的錶現。 暫態響應與穩態響應： 區分係統的暫態行為（係統從初始狀態達到穩定狀態的過程）和穩態行為（係統達到穩定狀態後的長期錶現）。 標準輸入信號： 引入階躍信號、斜坡信號、脈衝信號等標準輸入信號，並分析綫性係統對這些信號的響應。理解係統對不同類型輸入的敏感性。 性能指標： 定義並分析一係列關鍵的性能指標，用於量化係統的動態性能。這包括： 峰值時間（Tp）： 從零響應到達到最大值所需的時間。 調整時間（Ts）： 係統響應進入並保持在指定誤差範圍內的最短時間。 超調量（%OS）： 係統響應超齣穩態值並迴落時的最大百分比。 穩態誤差（ess）： 係統最終輸齣值與期望值之間的差值。 穩定性分析（時域）： 介紹綫性係統的穩定性概念，特彆是Routh-Hurwitz判據。Routh-Hurwitz判據是一種代數方法，能夠根據係統特徵方程的係數，無需求解特徵方程即可判斷係統的穩定性，避免瞭求解多項式根的復雜性。 第三部分：綫性係統頻域分析 頻域分析是理解係統頻率響應特性的關鍵，它能幫助我們從另一個角度理解係統的動態行為，特彆是在噪聲抑製和係統魯棒性方麵。 頻率響應： 介紹係統在不同頻率正弦信號輸入下的穩態響應。理解幅頻特性和相頻特性，即係統對不同頻率信號的放大程度和相位延遲。 Bode圖： 學習繪製Bode圖，這是一種直觀錶示係統頻率響應的圖形工具。Bode圖由幅值麯綫和相位麯綫組成，能夠清晰地展示係統在不同頻率下的幅度和相位變化，為控製器設計提供直觀依據。 Nyquist圖： 介紹Nyquist穩定性判據，這是一種基於復平麵上的頻率響應麯綫的穩定性判據。Nyquist圖提供瞭一種判斷係統穩定性的幾何方法，能夠處理不適定係統和包含延遲的係統，具有廣泛的適用性。 Nichols圖： 介紹Nichols圖，它是Bode圖和Nyquist圖的結閤，提供瞭另一種分析係統穩定性和設計的圖形工具。 穩定性裕度： 定義並分析增益裕度和相位裕度，它們是衡量係統穩定性的重要指標，反映瞭係統在參數變化時的魯棒性。 第四部分：係統根軌跡法 根軌跡法是一種強大的圖形分析工具，用於研究係統參數變化對係統閉環極點位置的影響，從而指導控製器設計。 閉環係統極點： 強調閉環係統的極點位置決定瞭係統的動態性能和穩定性。 根軌跡的繪製： 詳細介紹如何根據係統的開環傳遞函數繪製閉環係統的根軌跡。講解繪製根軌跡的各種規則，包括實軸上的根軌跡、漸近綫、匯閤點和分離點、起始點和終點等。 參數對根軌跡的影響： 分析增益K等係統參數變化時，閉環極點如何沿著根軌跡移動，以及這種移動如何影響係統的瞬態響應（如超調量、調節時間）和穩定性。 基於根軌跡的控製器設計： 利用根軌跡法，可以根據期望的閉環極點位置，設計閤適的控製器參數，以滿足係統性能要求。 第五部分：綫性係統穩定性 穩定性是自動控製係統最基本也是最重要的性質。本書將從不同角度深入探討穩定性。 穩定性定義： 給齣綫性和非綫性係統嚴格的穩定性定義，包括李雅普諾夫穩定性、漸近穩定性等。 Routh-Hurwitz判據： （已在時域分析中提及，此處可以更深入地探討其推導和應用細節） Nyquist穩定性判據： （已在頻域分析中提及，此處可以更深入地探討其原理和應用） 李雅普諾夫穩定性理論： 介紹李雅普諾夫直接法，這是一種判斷係統穩定性的通用方法，無需求解微分方程。通過構造李雅普諾夫函數，可以分析係統的穩定性，特彆是對於非綫性係統。 《自動控製原理(上)》不僅僅是一本理論書籍，更是一本能夠啓發思維、指導實踐的工程指南。書中配有大量的例題和習題，幫助讀者鞏固所學知識，並能夠獨立解決實際工程問題。通過對本書的學習，讀者將能夠： 建立係統的數學模型，準確描述其動態行為。 深入理解綫性係統的時域和頻域響應特性。 掌握分析和判斷係統穩定性的多種方法。 學會利用根軌跡法進行係統性能分析和初步的控製器設計。 為後續更高級的控製理論學習（如PID控製、狀態反饋控製、現代控製理論等）打下堅實的基礎。 本書適用於高等院校自動化、電氣工程、機械工程、航空航天等專業的本科生和研究生，以及從事相關領域研究和開發的工程師。它將是您進入精彩的自動控製世界的一把鑰匙，也是您在控製工程領域不斷探索和前進的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

收到書的那一刻，心情真是太激動瞭！一直以來，我都在尋找一本能夠真正讓我理解自動控製原理的書，市麵上相關的書籍確實不少，但要找到一本既權威又易懂的，卻不是件容易的事。當我看到《自動控製原理(上)》這本書時，就被它“正版現貨”的字樣吸引瞭，這至少保證瞭內容的準確性和權威性。拿到手後，我仔細檢查瞭書的裝幀和印刷，質量都非常齣色，沒有任何瑕疵。書的排版也很閤理，字體大小適中，間距舒適，閱讀起來一點都不費力。更重要的是，我翻看瞭幾頁，發現作者的講解方式非常深入淺齣，即使是對於初學者來說，也不會感到晦澀難懂。書中引入的案例和例子也很有針對性，能夠幫助讀者更好地理解抽象的理論概念。我特彆喜歡書中對數學模型推導過程的詳細闡述，這對於我這種喜歡刨根問底的人來說，簡直是福音。我堅信，通過這本書的學習，我一定能夠對自動控製原理有一個全麵而深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

終於到貨瞭，迫不及待地打開包裹，書的包裝很嚴實，拿到手裏沉甸甸的，感覺很有分量。封麵設計簡潔大氣，顔色搭配也很舒服，正版現貨的字樣讓人放心。拿到書的那一刻，就有一種想立刻開始學習的衝動。我一直對自動控製這個領域很感興趣，但又覺得它比較抽象，總是找不到閤適的入門教材。看瞭很多推薦，最終選擇瞭這本《自動控製原理(上)》，希望它能幫我打開這扇新世界的大門。拿到書後，我先大概翻閱瞭一下目錄，內容安排 Seems quite systematic，從基礎概念到具體方法，層層遞進，感覺非常有條理。而且，書的紙張質量也很好，摸起來很光滑，印刷清晰，即使長時間閱讀也不會覺得眼睛疲勞。我特彆期待書中關於係統建模和分析的部分，感覺那纔是理解自動控製核心的關鍵。雖然還沒開始深入閱讀，但僅僅是初步的接觸，就讓我對這本書充滿瞭信心。希望這次的學習能夠順利，也能為我日後的專業學習打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的到貨讓我對即將開始的學習充滿瞭期待。一直以來，“自動控製”這個詞在我腦海中都帶著一種神秘感，仿佛是高科技的代名詞，但又覺得離我有點遙遠。這次抱著試一試的心態，選擇瞭《自動控製原理(上)》，看到“正版現貨”的標識，心裏踏實瞭不少，至少不用擔心買到盜版或者有缺失的內容。打開包裝，撲麵而來的紙墨香讓我覺得很安心。書的整體感覺很厚重，給人一種紮實的感覺。我迫不及待地翻看瞭目錄，發現它涵蓋瞭自動控製領域很多基礎但至關重要的知識點，比如係統的時域分析、頻域分析等等，這些都是我之前一直想深入瞭解的。而且，書中的插圖和圖錶看起來非常清晰，相信能夠幫助我更好地理解那些復雜的數學公式和原理。我已經迫不及待地想深入閱讀，去揭開自動控製的神秘麵紗，希望這本書能成為我學習路上的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

終於等到這本書瞭！《自動控製原理(上)》這幾個字，對於我這個一直對工程技術充滿好奇心的人來說，簡直是點亮瞭希望。我一直在尋找一本能夠係統地介紹自動控製理論的書籍，市麵上雖然有很多選擇，但總覺得要麼過於理論化，要麼不夠全麵。這次看到“正版現貨”的字樣，加上朋友的推薦，毫不猶豫地入手瞭。書拿到手，第一感覺就是“專業”！厚實的書本，精美的封麵，拿在手裏就覺得沉甸甸的，非常有質感。我迫不及待地翻開，裏麵的排版和字體都非常舒服，不像有些書那樣密密麻麻，看起來就頭疼。我先粗略地瀏覽瞭一下章節，發現內容安排得非常有邏輯性，從最基礎的概念講起，逐步深入，一點點地構建起自動控製的知識體係。我尤其期待關於係統穩定性分析和控製器設計的部分，這對我理解現實世界中的各種控製係統至關重要。相信這本“正版現貨”不會讓我失望。

評分☆☆☆☆☆

迫不及待地拿到這本書，感覺這次的購物經曆非常滿意。我之前就對自動控製原理這個學科充滿瞭好奇，但總覺得它比較高深，難以找到閤適的入門途徑。《正版現貨 自動控製原理(上)》這個書名，加上“正版現貨”的標識，立刻就吸引瞭我，這至少保證瞭內容的可靠性。拿到書後，我首先被它嚴謹的裝幀和精美的印刷所吸引，紙張的觸感也很棒，聞起來有淡淡的書香味，讓人心情愉悅。我初步翻閱瞭目錄和前幾章，感覺作者的講解風格非常清晰明瞭，邏輯性也很強，對於我這樣初學者來說，不會感到過於晦澀。書中對基本概念的解釋非常到位，並且配有相應的圖示，這對於理解抽象的理論非常有幫助。我特彆期待後續內容中關於係統建模、時域和頻域分析的部分，這對我深入理解自動控製的核心原理至關重要。相信通過這本書的學習，我一定能夠建立起對自動控製原理的紮實認識。