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谢昭莉 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111383307

商品编码：29326141187

包装：平装

出版时间：2012-07-01

基本信息

书名：自动控制原理(上)

：38.00元

作者：谢昭莉

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-07-01

ISBN：9787111383307

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：1.140kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书根据高等学校本科自动控制原理课程的教学要求编写，比较全面地阐述了经典控制理论中线性定常系统理论的基本内容。全书共分4篇（控制基础篇、系统分析篇、系统设计篇、应用篇），共7章，包括自动控制系统的一般概念及数学模型，经典控制理论的三大分析方法——时域分析法、根轨迹分析法及频域分析法，控制系统的校正。另外，为了教材知识体系的完整性及拓展读者的视野，加深学生对课程的理解以及与后续课程的衔接，本书在后以小篇幅、浅显易读的编排风格，较完整地展示了几个控制系统的应用实例。
　　《高等院校精品课程系列教材：自动控制原理（上）》将基于MATLAB的控制系统计算机辅助分析与设计方法贯穿在相关章节中介绍，注重结合MATLAB工具的应用，以辅助对课程的理解。
　　本书可作为高等学校自动化、电气工程及自动化、机械工程及自动化、热力工程、通信工程、电子信息工程等相关专业的“自动控制原理”课程的本科教材，同时也可作为自动化相关专业研究生及工程技术人员的参考书。

目录

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前言
篇 控制基础篇
第1章 自动控制系统的一般概念
1.1 引言
1.2 自动控制与自动控制系统
1.2.1 人工控制与自动控制
1.2.2 控制系统的方框图表示法
1.2.3 开环控制与闭环控制
1.2.4 自动控制系统的基本组成
1.3 自动控制系统的基本类型
1.3.1 恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统
1.3.2 线性系统和非线性系统
1.3.3 连续系统和离散系统
1.4 对自动控制系统的基本要求
1.5 本课程的任务及本书概貌
1.5.1 课程的任务
1.5.2 本书概貌
小结
习题

第2章 控制系统的数学模型
2.1 引言
2.2 系统微分方程的建立
2.2.1 线性系统的微分方程
2.2.2 非线性微分方程的线性化
2.3 线性系统的传递函数
2.3.1 传递函数
2.3.2 传递函数的性质
2.3.3 传递函数的求法
2.3.4 典型环节的传递函数
2.4 控制系统的动态结构图与信号流图
2.4.1 动态结构图的概念
2.4.2 动态结构图的绘制
2.4.3 动态结构图的等效变换
2.4.4 信号流图及梅逊增益公式
2.5 闭环控制系统的传递函数
2.5.1 闭环控制系统的开环传递函数
2.5.2 给定输入信号作用下系统的闭环传递函数
2.5.3 干扰信号作用下系统的闭环传递函数
2.5.4 闭环控制系统的误差传递函数
2.5.5 多输入-多输出系统的传递函数矩阵
2.6 MATLAB中数学模型的表示
2.6.1 数学模型的MATLAB表示及其转换
2.6.2 应用MATLAB指令简化动态结构图
小结
习题

第二篇 系统分析篇
第3章 控制系统的时域分析
3.1 引言
3.1.1 典型输入信号
3.1.2 控制系统时域响应的性能指标
3.2 线性定常系统的稳定性及稳定判据
3.2.1 稳定的基本概念
3.2.2 线性系统稳定的充分必要条件
3.2.3 劳斯稳定判据
3.2.4 系统参数对稳定性的影响
3.2.5 系统的相对稳定性和稳定裕量
3.2.6 结构不稳定系统及其改善
3.3 控制系统的稳态误差
3.3.1 误差和稳态误差的定义
3.3.2 给定输入作用下的稳态误差
3.3.3 干扰作用下的稳态误差与系统结构参数的关系
3.3.4 改善系统稳态精度的途径
3.4 控制系统的动态性能分析
3.4.1 一阶系统的时域分析
3.4.2 二阶系统的时域分析
3.4.3 高阶系统分析
3.5 线性系统的基本控制规律--PID控制
3.6 用MATLAB对系统进行时域分析
小结
习题

第4章 控制系统的根轨迹分析法
4.1 引言
4.1.1 根轨迹
4.1.2 根轨迹与系统性能
4.2 根轨迹法的基本概念
4.2.1 根轨迹方程
4.2.2 系统闭环零点、极点和开环零点、极点的关系
4.2.3 相角条件和幅值条件
4.3 根轨迹的绘制
4.3.1 绘制根轨迹图的基本法则
4.3.2 绘制根轨迹图举例
4.4 广义根轨迹的绘制
4.4.1 参数根轨迹图的绘制
4.4.2 零度根轨迹图的绘制
4.5 利用根轨迹图分析控制系统性能
4.5.1 闭环系统极点、零点的位置与系统性能的关系
4.5.2 由根轨迹图确定条件稳定系统的参数取值范围
4.6 用MATLAB进行控制系统的根轨迹分析
4.6.1 用MATLAB绘制根轨迹图
4.6.2 用MATLAB对系统根轨迹进行分析举例
小结
习题

第5章 控制系统的频域分析
5.1 引言
5.1.1 频率特性的基本概念
5.1.2 用图形表示频率特性
5.2 对数频率特性
5.2.1 对数频率特性图
5.2.2 典型环节的对数频率特性
5.2.3 控制系统开环对数频率特性图的绘制
5.2.4 小相位系统与非小相位系统
5.2.5 由频率特性确定相应的传递函数
5.3 频率特性极坐标图
5.3.1 极坐标图（幅相频率特性曲线）
5.3.2 典型环节的频率特性极坐标图
5.3.3 控制系统的开环频率特性极坐标图
5.4 奈奎斯特稳定判据
5.4.1 奈奎斯特稳定判据的数学基础
5.4.2 奈奎斯特稳定判据
5.4.3 对数频率特性上的奈奎斯特判据
5.4.4 用奈奎斯特判据判断延迟系统稳定性
5.5 控制系统的相对稳定性
5.5.1 相角裕量与幅值裕量
5.5.2 控制系统的相对稳定性分析
5.6 控制系统的频域分析
5.6.1 典型二阶系统的频域分析
5.6.2 高阶系统的频域分析
5.7 用MATLAB进行控制系统的频域分析
小结
习题

第三篇 系统设计篇
第6章 控制系统的校正
6.1 引言
6.1.1 系统校正的概念
6.1.2 系统校正基础
6.2 常用校正装置及其特性
6.2.1 超前校正装置及其特性
6.2.2 滞后校正装置及其特性
6.2.3 滞后-超前校正装置及其特性
6.3 频域法串联校正
6.3.1 串联超前校正
6.3.2 串联滞后校正
6.3.3 串联滞后超前校正
6.3.4 按期望特性对系统进行串联校正
6.4 根轨迹法串联校正
6.4.1 串联超前校正
6.4.2 串联滞后校正
6.4.3 串联滞后超前校正
6.5 工程控制方法PID控制
6.6 反馈校正
6.6.1 利用反馈校正改变局部结构和参数
6.6.2 利用反馈校正取代局部结构
6.7 复合校正
6.7.1 按干扰补偿的复合校正
6.7.2 按输入补偿的复合校正
小结
习题

第四篇 应用篇
第7章 控制系统示例
7.1 引言
7.2 一种电动比例蝶阀控制系统
7.3 智能车速度控制系统
7.4 锅炉给水控制系统
7.5 汽车制动器性能测试的试验台控制系统
附录常用函数的拉普拉斯变换简表及拉普拉斯变换的几个重要定理
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《自动控制原理(上)》是深入探索自动控制系统核心理论和实践方法的权威著作。本书旨在为读者构建一个坚实的基础，使其能够理解、分析并设计各种自动化系统。从宏观到微观，从理论到应用，本书层层递进，引导读者逐步掌握自动控制领域的精髓。 第一部分：系统描述与数学建模 本书的开篇，将带领读者走进自动控制系统的世界，理解其基本概念和构成要素。我们将深入剖析何为“自动控制”，它在现代社会中的重要性，以及其发展历程。随后，重点将放在如何将物理系统的动态行为转化为数学语言。 系统构成要素： 介绍自动控制系统的基本组成部分，包括控制器、被控对象、传感器、执行器等，并阐述它们之间的相互关系和作用。通过具体的实例，如恒温器控制空调、机器人手臂的运动等，让读者直观理解这些概念。 数学模型的重要性： 强调数学模型在自动控制理论中的核心地位。解释为何需要模型，模型如何帮助我们理解系统行为，预测系统响应，以及设计有效的控制器。 微分方程法： 这是描述动态系统的基础工具。我们将从牛顿第二定律、基尔霍夫定律等物理定律出发，推导出描述机械、电气、热学、流体等各种物理系统的微分方程。讲解如何建立一阶、二阶甚至高阶微分方程模型，并分析其特点。 传递函数法： 在线性时不变（LTI）系统中，传递函数是一种极其强大的分析工具。我们将介绍拉普拉斯变换及其性质，以及如何利用它将时域的微分方程转化为频域的代数方程——传递函数。深入探讨传递函数的物理意义，例如增益、极点、零点等如何影响系统行为。 状态空间法： 随着系统复杂度的增加，特别是对于多输入多输出（MIMO）系统，状态空间描述提供了更为通用和强大的建模框架。本书将介绍状态向量、状态方程和输出方程的概念，并展示如何将传递函数模型转换为状态空间模型，反之亦然。状态空间法在现代控制理论，特别是现代控制理论中占据核心地位。 系统辨识： 在某些情况下，我们可能无法通过第一性原理直接建立精确的数学模型，此时就需要利用实验数据来辨识系统模型。本书将介绍一些基本的系统辨识方法，帮助读者在实践中获取系统的动态特性。 第二部分：线性系统时域分析 在建立了系统的数学模型之后，我们就需要对其动态行为进行深入分析。本部分将聚焦于线性系统的时域响应特性，理解系统在不同输入信号下的表现。 暂态响应与稳态响应： 区分系统的暂态行为（系统从初始状态达到稳定状态的过程）和稳态行为（系统达到稳定状态后的长期表现）。 标准输入信号： 引入阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号等标准输入信号，并分析线性系统对这些信号的响应。理解系统对不同类型输入的敏感性。 性能指标： 定义并分析一系列关键的性能指标，用于量化系统的动态性能。这包括： 峰值时间（Tp）： 从零响应到达到最大值所需的时间。 调整时间（Ts）： 系统响应进入并保持在指定误差范围内的最短时间。 超调量（%OS）： 系统响应超出稳态值并回落时的最大百分比。 稳态误差（ess）： 系统最终输出值与期望值之间的差值。 稳定性分析（时域）： 介绍线性系统的稳定性概念，特别是Routh-Hurwitz判据。Routh-Hurwitz判据是一种代数方法，能够根据系统特征方程的系数，无需求解特征方程即可判断系统的稳定性，避免了求解多项式根的复杂性。 第三部分：线性系统频域分析 频域分析是理解系统频率响应特性的关键，它能帮助我们从另一个角度理解系统的动态行为，特别是在噪声抑制和系统鲁棒性方面。 频率响应： 介绍系统在不同频率正弦信号输入下的稳态响应。理解幅频特性和相频特性，即系统对不同频率信号的放大程度和相位延迟。 Bode图： 学习绘制Bode图，这是一种直观表示系统频率响应的图形工具。Bode图由幅值曲线和相位曲线组成，能够清晰地展示系统在不同频率下的幅度和相位变化，为控制器设计提供直观依据。 Nyquist图： 介绍Nyquist稳定性判据，这是一种基于复平面上的频率响应曲线的稳定性判据。Nyquist图提供了一种判断系统稳定性的几何方法，能够处理不适定系统和包含延迟的系统，具有广泛的适用性。 Nichols图： 介绍Nichols图，它是Bode图和Nyquist图的结合，提供了另一种分析系统稳定性和设计的图形工具。 稳定性裕度： 定义并分析增益裕度和相位裕度，它们是衡量系统稳定性的重要指标，反映了系统在参数变化时的鲁棒性。 第四部分：系统根轨迹法 根轨迹法是一种强大的图形分析工具，用于研究系统参数变化对系统闭环极点位置的影响，从而指导控制器设计。 闭环系统极点： 强调闭环系统的极点位置决定了系统的动态性能和稳定性。 根轨迹的绘制： 详细介绍如何根据系统的开环传递函数绘制闭环系统的根轨迹。讲解绘制根轨迹的各种规则，包括实轴上的根轨迹、渐近线、汇合点和分离点、起始点和终点等。 参数对根轨迹的影响： 分析增益K等系统参数变化时，闭环极点如何沿着根轨迹移动，以及这种移动如何影响系统的瞬态响应（如超调量、调节时间）和稳定性。 基于根轨迹的控制器设计： 利用根轨迹法，可以根据期望的闭环极点位置，设计合适的控制器参数，以满足系统性能要求。 第五部分：线性系统稳定性 稳定性是自动控制系统最基本也是最重要的性质。本书将从不同角度深入探讨稳定性。 稳定性定义： 给出线性和非线性系统严格的稳定性定义，包括李雅普诺夫稳定性、渐近稳定性等。 Routh-Hurwitz判据： （已在时域分析中提及，此处可以更深入地探讨其推导和应用细节） Nyquist稳定性判据： （已在频域分析中提及，此处可以更深入地探讨其原理和应用） 李雅普诺夫稳定性理论： 介绍李雅普诺夫直接法，这是一种判断系统稳定性的通用方法，无需求解微分方程。通过构造李雅普诺夫函数，可以分析系统的稳定性，特别是对于非线性系统。 《自动控制原理(上)》不仅仅是一本理论书籍，更是一本能够启发思维、指导实践的工程指南。书中配有大量的例题和习题，帮助读者巩固所学知识，并能够独立解决实际工程问题。通过对本书的学习，读者将能够： 建立系统的数学模型，准确描述其动态行为。 深入理解线性系统的时域和频域响应特性。 掌握分析和判断系统稳定性的多种方法。 学会利用根轨迹法进行系统性能分析和初步的控制器设计。 为后续更高级的控制理论学习（如PID控制、状态反馈控制、现代控制理论等）打下坚实的基础。 本书适用于高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天等专业的本科生和研究生，以及从事相关领域研究和开发的工程师。它将是您进入精彩的自动控制世界的一把钥匙，也是您在控制工程领域不断探索和前进的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

终于到货了，迫不及待地打开包裹，书的包装很严实，拿到手里沉甸甸的，感觉很有分量。封面设计简洁大气，颜色搭配也很舒服，正版现货的字样让人放心。拿到书的那一刻，就有一种想立刻开始学习的冲动。我一直对自动控制这个领域很感兴趣，但又觉得它比较抽象，总是找不到合适的入门教材。看了很多推荐，最终选择了这本《自动控制原理(上)》，希望它能帮我打开这扇新世界的大门。拿到书后，我先大概翻阅了一下目录，内容安排 Seems quite systematic，从基础概念到具体方法，层层递进，感觉非常有条理。而且，书的纸张质量也很好，摸起来很光滑，印刷清晰，即使长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。我特别期待书中关于系统建模和分析的部分，感觉那才是理解自动控制核心的关键。虽然还没开始深入阅读，但仅仅是初步的接触，就让我对这本书充满了信心。希望这次的学习能够顺利，也能为我日后的专业学习打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

收到书的那一刻，心情真是太激动了！一直以来，我都在寻找一本能够真正让我理解自动控制原理的书，市面上相关的书籍确实不少，但要找到一本既权威又易懂的，却不是件容易的事。当我看到《自动控制原理(上)》这本书时，就被它“正版现货”的字样吸引了，这至少保证了内容的准确性和权威性。拿到手后，我仔细检查了书的装帧和印刷，质量都非常出色，没有任何瑕疵。书的排版也很合理，字体大小适中，间距舒适，阅读起来一点都不费力。更重要的是，我翻看了几页，发现作者的讲解方式非常深入浅出，即使是对于初学者来说，也不会感到晦涩难懂。书中引入的案例和例子也很有针对性，能够帮助读者更好地理解抽象的理论概念。我特别喜欢书中对数学模型推导过程的详细阐述，这对于我这种喜欢刨根问底的人来说，简直是福音。我坚信，通过这本书的学习，我一定能够对自动控制原理有一个全面而深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

迫不及待地拿到这本书，感觉这次的购物经历非常满意。我之前就对自动控制原理这个学科充满了好奇，但总觉得它比较高深，难以找到合适的入门途径。《正版现货 自动控制原理(上)》这个书名，加上“正版现货”的标识，立刻就吸引了我，这至少保证了内容的可靠性。拿到书后，我首先被它严谨的装帧和精美的印刷所吸引，纸张的触感也很棒，闻起来有淡淡的书香味，让人心情愉悦。我初步翻阅了目录和前几章，感觉作者的讲解风格非常清晰明了，逻辑性也很强，对于我这样初学者来说，不会感到过于晦涩。书中对基本概念的解释非常到位，并且配有相应的图示，这对于理解抽象的理论非常有帮助。我特别期待后续内容中关于系统建模、时域和频域分析的部分，这对我深入理解自动控制的核心原理至关重要。相信通过这本书的学习，我一定能够建立起对自动控制原理的扎实认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的到货让我对即将开始的学习充满了期待。一直以来，“自动控制”这个词在我脑海中都带着一种神秘感，仿佛是高科技的代名词，但又觉得离我有点遥远。这次抱着试一试的心态，选择了《自动控制原理(上)》，看到“正版现货”的标识，心里踏实了不少，至少不用担心买到盗版或者有缺失的内容。打开包装，扑面而来的纸墨香让我觉得很安心。书的整体感觉很厚重，给人一种扎实的感觉。我迫不及待地翻看了目录，发现它涵盖了自动控制领域很多基础但至关重要的知识点，比如系统的时域分析、频域分析等等，这些都是我之前一直想深入了解的。而且，书中的插图和图表看起来非常清晰，相信能够帮助我更好地理解那些复杂的数学公式和原理。我已经迫不及待地想深入阅读，去揭开自动控制的神秘面纱，希望这本书能成为我学习路上的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

终于等到这本书了！《自动控制原理(上)》这几个字，对于我这个一直对工程技术充满好奇心的人来说，简直是点亮了希望。我一直在寻找一本能够系统地介绍自动控制理论的书籍，市面上虽然有很多选择，但总觉得要么过于理论化，要么不够全面。这次看到“正版现货”的字样，加上朋友的推荐，毫不犹豫地入手了。书拿到手，第一感觉就是“专业”！厚实的书本，精美的封面，拿在手里就觉得沉甸甸的，非常有质感。我迫不及待地翻开，里面的排版和字体都非常舒服，不像有些书那样密密麻麻，看起来就头疼。我先粗略地浏览了一下章节，发现内容安排得非常有逻辑性，从最基础的概念讲起，逐步深入，一点点地构建起自动控制的知识体系。我尤其期待关于系统稳定性分析和控制器设计的部分，这对我理解现实世界中的各种控制系统至关重要。相信这本“正版现货”不会让我失望。