| 自动控制原理(第3版)(21世纪高等学校规划教材·电子信息) | ||
| 定价 | 59.50 | |
| 出版社 | 清华大学出版社 | |
| 出版时间 | 2018年06月 | |
| 开本 | 16 | |
| 作者 | 余成波、张莲、胡晓倩 | |
| 页数 | 425 | |
| ISBN编码 | 9787302478027 | |
本书主要介绍分析和设计反馈控制系统的经*理论和应用方法。全书共8章,内容包括自动控制系统的基本概念,自动控制系统的数学模型,自动控制系统的时域分析法、根轨迹法、频率特性法,控制系统的校正、非线性控制系统、离散控制系统的分析和综合应用等。在每章后面分别介绍了MATLAB在自动控制理论中的一些应用,以及如何利用计算机辅助设计方法解决自动控制领域的一些系统分析和设计问题。同时,各章均提供了一定数量的习题与MATLAB实验题,以帮助读者理解基本概念并掌握分析和设计方法。
本书可作为高等工科院校自动化及相关专业的教材,也可供从事自动化方面工作的科技人员学习参考。
目录
第1章控制系统的基本概念
1.1引言
1.2开环控制系统与闭环控制系统
1.2.1开环控制系统
1.2.2闭环控制系统
1.3自动控制系统的组成
1.3.1基本组成部分
1.3.2自动控制系统中常用的名词术语
1.4自动控制系统的分类
1.4.1按输入信号的特点分类
1.4.2按描述系统的动态方程分类
1.4.3按系统的参数是否随时间而变化分类
1.4.4按信号的传递是否连续分类
1.5自动控制系统的应用实例
1.5.1炉温控制系统
1.5.2导弹发射架方位控制系统
1.5.3计算机控制系统
1.6自动控制理论发展简史
1.7对自动控制系统的基本要求
习题
第2章自动控制系统的数学模型
2.1控制系统微分方程的建立
2.1.1机械系统
2.1.2电系统——RLC串联网络
2.1.3机电系统
2.2非线性系统微分方程的线性化
2.2.1小偏差线性化的概念
2.2.2非线性系统(元件)线性化处理举例
2.2.3系统线性化的条件及步骤
2.3传递函数
2.3.1传递函数的定义和性质
2.3.2用复数阻抗法求电网络的传递函数
2.3.3典型环节及其传递函数
2.4控制系统的结构图及其等效变换
2.4.1结构图的基本概念
2.4.2结构图的组成
2.4.3结构图的建立
2.4.4结构图的等效变换
2.5自动控制系统的传递函数
2.5.1系统的开环传递函数
2.5.2闭环系统的传递函数
2.5.3闭环系统的偏差传递函数
2.6信号流图
2.6.1信号流图的基本要素
2.6.2信号流图的常用术语
2.6.3信号流图的性质
2.6.4信号流图的等效变换法则
2.6.5梅逊公式
2.7脉冲响应函数
2.8控制系统数学模型的MATLAB实现
2.8.1MATLAB简介
2.8.2控制系统的数学模型
2.8.3应用举例
习题
MATLAB实验
第3章控制系统的时域分析法
3.1典型输入信号和时域性能指标
3.1.1典型输入信号
3.1.2动态过程与稳态过程
3.1.3时域性能指标
3.2一阶系统的动态性能
3.2.1一阶系统的时域数学模型
3.2.2一阶系统的重要特性
3.3二阶系统的动态性能
3.3.1数学模型的标准式
3.3.2典型二阶系统的单位阶跃响应
3.3.3典型二阶系统动态性能指标
3.3.4二阶系统性能的改善
3.4高阶系统的动态性能
3.4.1高阶系统的数学模型
3.4.2高阶系统的单位阶跃响应
3.4.3高阶系统的分析方法
3.5稳定性和代数稳定判据
3.5.1稳定的概念
3.5.2线性定常系统稳定的充分必要条件
3.5.3劳斯稳定判据
3.5.4劳斯稳定判据的应用
3.6系统稳态误差分析
3.6.1误差与稳态误差的定义
3.6.2控制系统的型别
3.6.3给定输入下的稳态误差
3.6.4扰动作用下的稳态误差
3.6.5改善系统稳态精度的方法
3.7控制系统时域分析的MATLAB应用
3.7.1基于Toolbox工具箱的时域分析
3.7.2Simulink
习题
MATLAB实验
第4章根轨迹法
4.1根轨迹的基本概念
4.1.1根轨迹概念
4.1.2根轨迹方程
4.2绘制根轨迹图的基本规则
4.3控制系统根轨迹的绘制
4.3.1单回路负反馈系统的根轨迹
4.3.2参数根轨迹
4.3.3多回路系统的根轨迹
4.3.4正反馈系统的根轨迹
4.3.5滞后系统的根轨迹
4.4控制系统的根轨迹分析
4.4.1闭环零、极点和时间响应
4.4.2增加开环零、极点对根轨迹和系统性能的影响
4.4.3条件稳定系统的分析
4.5应用MATLAB绘制系统的根轨迹
4.5.1绘制根轨迹的相关函数
4.5.2利用MATLAB绘制系统的根轨迹
习题
MATLAB实验
第5章频率特性法
5.1频率特性的基本概念
5.1.1频率响应
5.1.2频率特性
5.1.3由传递函数求取频率特性
5.1.4常用频率特性曲线
5.2幅相频率特性及其绘制
5.2.1幅相频率特性曲线(奈氏图)基本概念
5.2.2典型环节的幅相频率特性
5.2.3开环奈氏图的绘制
5.3对数频率特性及其绘制
5.3.1对数频率特性曲线基本概念
5.3.2典型环节的伯德图
5.3.3开环伯德图的绘制
5.3.4*小相位系统
5.3.5由实测伯德图求传递函数
5.4奈奎斯特稳定判据
5.4.1幅角原理
5.4.2奈奎斯特稳定判据
5.4.3简化奈奎斯特稳定判据
5.4.4奈奎斯特稳定判据在伯德图上的应用
5.4.5奈奎斯特稳定判据的其他应用
5.5控制系统的相对稳定性
5.5.1幅值穿越频率ωc与相位穿越频率ωg
5.5.2相位裕量
5.5.3幅值裕量
5.5.4系统的稳定裕量
5.6利用开环频率特性分析系统的性能
5.6.1开环对数幅频特性L(ω)低频段与系统性能的关系
5.6.2开环对数幅频特性L(ω)中频段与系统动态性能的关系
5.6.3开环对数幅频特性L(ω)高频段与系统性能的关系
5.7闭环系统频率特性
5.7.1闭环频域指标
5.7.2闭环频率特性的求取
5.7.3闭环频域指标与时域指标的关系
5.8MATLAB在频率特性法中的应用
5.8.1奈氏图的绘制
5.8.2伯德图的绘制
5.8.3尼柯尔斯图的绘制
习题
MATLAB实验
第6章控制系统的校正
6.1控制系统校正的基本概念
6.1.1控制系统的性能指标
6.1.2校正的一般概念与基本方法
6.1.3频率法校正
6.1.4其他设计方法
6.2控制系统的基本控制规律
6.2.1基本控制规律
6.2.2比例�参⒎挚刂�
6.2.3比例�不�分控制
6.2.4比例�不�分�参⒎挚刂�
6.3超前校正装置及其参数的确定
6.3.1相位超前校正装置及其特性
6.3.2系统超前校正的分析法设计
6.3.3小结
6.4滞后校正装置及其参数的确定
6.4.1相位滞后校正装置及其特性
6.4.2串联滞后校正装置的分析法设计
6.4.3小结
6.5滞后�渤�前校正装置及其参数的确定
6.5.1相位滞后�渤�前校正装置及其特性
6.5.2系统滞后�渤�前校正的分析法设计
6.5.3小结
6.6期望对数频率特性设计法
6.6.1期望法设计的基本概念
6.6.2常见系统的期望特性
6.6.3应用实例
6.6.4小结
6.7基于根轨迹法的串联校正
6.7.1根轨迹法校正的基本概念
6.7.2利用根轨迹法设计超前校正装置
6.7.3利用根轨迹法设计滞后校正装置
6.7.4利用根轨迹法设计滞后�渤�前校正装置
6.8反馈校正装置及其参数的确定
6.8.1反馈校正的基本概念
6.8.2反馈校正的设计方法
6.8.3常用反馈校正形式与功能
6.8.4小结
6.9控制系统校正的MATLAB应用
6.9.1MATLAB函数在控制系统校正中的应用
6.9.2基于Simulink的系统校正
习题
MATLAB实验
第7章非线性控制系统
7.1非线性系统的基本概念
7.1.1非线性系统的数学描述
7.1.2非线性特性的分类
7.1.3非线性系统的特点
7.1.4非线性系统的分析和设计方法
7.2二阶线性和非线性系统的相平面分析
7.2.1相平面、相轨迹和平衡点
7.2.2二阶线性系统的特征
7.2.3二阶非线性系统的特征
7.3非线性系统的相平面分析
7.3.1绘制相轨迹的方法
7.3.2相轨迹求系统暂态响应
7.3.3相轨迹分析非线性系统
7.4非线性特性的一种线性近似表示——描述函数
7.4.1描述函数的意义
7.4.2典型非线性特性的描述函数
我手里有很多本不同版本的《自动控制原理》,但余成波老师的这本《正版 自动控制原理 第3版》在我看来,是目前市场上理论深度和工程实践结合得最为平衡的一本。它的数学推导虽然严谨,但从不故作高深,每一个数学工具的引入都有明确的物理意义支撑。让我印象深刻的是,书中对于传递函数和状态空间模型的切换和对比处理得非常流畅。很多教材在讲解状态空间时会显得突兀,仿佛是凭空冒出来的另一套体系,但这本书很自然地将两者融会贯通,清晰地展示了它们之间的等价性和互补性,这对于后续学习现代控制理论至关重要。更难能可贵的是,编者在介绍控制器的设计方法时,不仅仅停留在标准的PID控制器的参数整定上,还拓展到了一些更具实际应用价值的控制策略的初步介绍,让读者对未来的学习方向有一个大致的预判。这本书的课后习题设计非常巧妙,难度梯度控制得非常好,从简单的传递函数求取到复杂系统的性能分析,每一步都让你感觉自己正在“一步步接近”一个真正的控制工程师。
评分阅读这本余成波主编的《正版 自动控制原理 第3版 21世纪高等学校规划教材 电子信息》的过程,更像是一次结构清晰、目标明确的智力探险。它没有被那些花哨的新兴控制技术所干扰,而是扎扎实实地把经典控制理论的内功心法修炼得炉火纯青。我特别欣赏书中对“根轨迹法”的讲解,不同于其他书籍生硬地罗列规则,这本书通过几何直观来解释为什么系统零、极点的配置会影响到闭环极点的轨迹,这让原本枯燥的绘图过程变得富有洞察力。此外,书中对系统时间常数、主导极点等概念的阐述,都非常注重与系统响应速度、超调量等实际性能指标的挂钩,让学生能够清晰地理解“数学语言”背后所代表的“物理意义”。这本书的配图质量极高,特别是针对补偿器(超前/滞后)设计的部分,图形清晰地展示了相频特性是如何被调整以满足设计要求的。总体来说,这是一本严谨、清晰、注重工程应用内涵的优秀教材,非常值得推荐给所有想真正掌握控制理论精髓的读者。
评分这本《正版 自动控制原理 第3版 21世纪高等学校规划教材 电子信息 余成波》简直是为我这种刚踏入控制理论大门的新手量身定做的!我记得我第一次翻开这本书的时候,还对那些复杂的数学符号感到头疼,但是作者余成波老师的讲解方式实在是太清晰了。他没有一开始就堆砌高深的理论,而是从实际的工程问题入手,循序渐进地引导我们理解什么是控制,为什么要控制。特别是关于系统建模那部分,讲解得非常透彻,即便是像我这样基础薄弱的学生,也能通过书中的大量实例和图示,快速抓住核心概念。书中的习题设计也很有层次感,从基础概念的巩固到复杂系统的分析,每一步都恰到好处地检验了我们的学习成果。我特别喜欢它在介绍经典控制理论(比如时域分析、频域分析)时,总是能巧妙地结合现代控制的观点进行对比,这让我们的视野更加开阔,避免了陷入“只见树木不见森林”的窘境。这本书的排版和插图也做得非常精美,大大的提高了阅读的舒适度,绝不是那种晦涩难懂的教科书,更像是一位耐心的老师在身边亲自指导。对于想要打下坚实控制基础的工科学生来说,这本书绝对是首选,后续学习任何进阶课程都会感到游刃有余。
评分对于我这种在职进修、时间宝贵的学习者来说,时间成本是极其重要的考量因素。选择《正版 自动控制原理 第3版 21世纪高等学校规划教材 电子信息 余成波》绝对是一个正确的投资。它最大的优点在于内容的高度凝练和逻辑的严密性。作者没有冗余的叙述,每一句话、每一个图表都服务于知识点的传递。我尤其欣赏它对“系统辨识”这一环节的处理,虽然篇幅不长,但点出了工程实际中建模困难的关键点,并指出了理论指导下的解决方案。在对比时域和频域分析的优劣时,这本书的论述非常精辟,它没有陷入“哪个更好”的争论,而是强调了在不同约束条件下,不同方法的适用性。这种辩证的思维方式,对于培养严谨的科研态度非常有帮助。这本书的“第3版”也意味着它吸收了前两版的经验教训,内容经过了多次打磨和优化,内容结构更加成熟,非常适合作为系统学习自动控制理论的基石教材。
评分说实话,在接触到这本《正版 自动控制原理 第3版 21世纪高等学校规划教材 电子信息 余成波》之前,我对“自动控制”这个领域一直抱有一种敬畏感,觉得它离我们日常生活很远,充满了高深的数学公式。然而,这本书彻底颠覆了我的看法。它最成功的地方在于,它用一种极其“接地气”的方式,将抽象的控制理论与我们熟悉的物理世界紧密联系起来。比如在讲解反馈控制的稳定性时,书中没有仅仅停留在李雅普诺夫函数或者根轨迹的代数推导上,而是花了大量篇幅去解释为什么一个设计不良的控制器会导致系统震荡甚至失控,这种“后果导向”的教学方法,极大地激发了我的学习兴趣。而且,作为“21世纪高等学校规划教材”,它紧跟时代步伐,对现代控制理论的一些基本思想也有所涉及,虽然不是主角,但提供了很好的衔接点。这本书的例题解析详略得当,尤其对于那些需要进行手工计算的经典分析方法,步骤分解得异常细致,让人在跟做习题的过程中,能够清晰地追踪每一步的逻辑,这对于培养独立分析复杂系统的能力至关重要。总而言之,它不仅仅是一本教材,更是一本引导我们理解工程思维的入门指南。
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