| 自動控製原理(第3版)(21世紀高等學校規劃教材·電子信息) | ||
| 定價 | 59.50 | |
| 齣版社 | 清華大學齣版社 | |
| 齣版時間 | 2018年06月 | |
| 開本 | 16 | |
| 作者 | 餘成波、張蓮、鬍曉倩 | |
| 頁數 | 425 | |
| ISBN編碼 | 9787302478027 | |
本書主要介紹分析和設計反饋控製係統的經*理論和應用方法。全書共8章,內容包括自動控製係統的基本概念,自動控製係統的數學模型,自動控製係統的時域分析法、根軌跡法、頻率特性法,控製係統的校正、非綫性控製係統、離散控製係統的分析和綜閤應用等。在每章後麵分彆介紹瞭MATLAB在自動控製理論中的一些應用,以及如何利用計算機輔助設計方法解決自動控製領域的一些係統分析和設計問題。同時,各章均提供瞭一定數量的習題與MATLAB實驗題,以幫助讀者理解基本概念並掌握分析和設計方法。
本書可作為高等工科院校自動化及相關專業的教材,也可供從事自動化方麵工作的科技人員學習參考。
目錄
第1章控製係統的基本概念
1.1引言
1.2開環控製係統與閉環控製係統
1.2.1開環控製係統
1.2.2閉環控製係統
1.3自動控製係統的組成
1.3.1基本組成部分
1.3.2自動控製係統中常用的名詞術語
1.4自動控製係統的分類
1.4.1按輸入信號的特點分類
1.4.2按描述係統的動態方程分類
1.4.3按係統的參數是否隨時間而變化分類
1.4.4按信號的傳遞是否連續分類
1.5自動控製係統的應用實例
1.5.1爐溫控製係統
1.5.2導彈發射架方位控製係統
1.5.3計算機控製係統
1.6自動控製理論發展簡史
1.7對自動控製係統的基本要求
習題
第2章自動控製係統的數學模型
2.1控製係統微分方程的建立
2.1.1機械係統
2.1.2電係統——RLC串聯網絡
2.1.3機電係統
2.2非綫性係統微分方程的綫性化
2.2.1小偏差綫性化的概念
2.2.2非綫性係統(元件)綫性化處理舉例
2.2.3係統綫性化的條件及步驟
2.3傳遞函數
2.3.1傳遞函數的定義和性質
2.3.2用復數阻抗法求電網絡的傳遞函數
2.3.3典型環節及其傳遞函數
2.4控製係統的結構圖及其等效變換
2.4.1結構圖的基本概念
2.4.2結構圖的組成
2.4.3結構圖的建立
2.4.4結構圖的等效變換
2.5自動控製係統的傳遞函數
2.5.1係統的開環傳遞函數
2.5.2閉環係統的傳遞函數
2.5.3閉環係統的偏差傳遞函數
2.6信號流圖
2.6.1信號流圖的基本要素
2.6.2信號流圖的常用術語
2.6.3信號流圖的性質
2.6.4信號流圖的等效變換法則
2.6.5梅遜公式
2.7脈衝響應函數
2.8控製係統數學模型的MATLAB實現
2.8.1MATLAB簡介
2.8.2控製係統的數學模型
2.8.3應用舉例
習題
MATLAB實驗
第3章控製係統的時域分析法
3.1典型輸入信號和時域性能指標
3.1.1典型輸入信號
3.1.2動態過程與穩態過程
3.1.3時域性能指標
3.2一階係統的動態性能
3.2.1一階係統的時域數學模型
3.2.2一階係統的重要特性
3.3二階係統的動態性能
3.3.1數學模型的標準式
3.3.2典型二階係統的單位階躍響應
3.3.3典型二階係統動態性能指標
3.3.4二階係統性能的改善
3.4高階係統的動態性能
3.4.1高階係統的數學模型
3.4.2高階係統的單位階躍響應
3.4.3高階係統的分析方法
3.5穩定性和代數穩定判據
3.5.1穩定的概念
3.5.2綫性定常係統穩定的充分必要條件
3.5.3勞斯穩定判據
3.5.4勞斯穩定判據的應用
3.6係統穩態誤差分析
3.6.1誤差與穩態誤差的定義
3.6.2控製係統的型彆
3.6.3給定輸入下的穩態誤差
3.6.4擾動作用下的穩態誤差
3.6.5改善係統穩態精度的方法
3.7控製係統時域分析的MATLAB應用
3.7.1基於Toolbox工具箱的時域分析
3.7.2Simulink
習題
MATLAB實驗
第4章根軌跡法
4.1根軌跡的基本概念
4.1.1根軌跡概念
4.1.2根軌跡方程
4.2繪製根軌跡圖的基本規則
4.3控製係統根軌跡的繪製
4.3.1單迴路負反饋係統的根軌跡
4.3.2參數根軌跡
4.3.3多迴路係統的根軌跡
4.3.4正反饋係統的根軌跡
4.3.5滯後係統的根軌跡
4.4控製係統的根軌跡分析
4.4.1閉環零、極點和時間響應
4.4.2增加開環零、極點對根軌跡和係統性能的影響
4.4.3條件穩定係統的分析
4.5應用MATLAB繪製係統的根軌跡
4.5.1繪製根軌跡的相關函數
4.5.2利用MATLAB繪製係統的根軌跡
習題
MATLAB實驗
第5章頻率特性法
5.1頻率特性的基本概念
5.1.1頻率響應
5.1.2頻率特性
5.1.3由傳遞函數求取頻率特性
5.1.4常用頻率特性麯綫
5.2幅相頻率特性及其繪製
5.2.1幅相頻率特性麯綫(奈氏圖)基本概念
5.2.2典型環節的幅相頻率特性
5.2.3開環奈氏圖的繪製
5.3對數頻率特性及其繪製
5.3.1對數頻率特性麯綫基本概念
5.3.2典型環節的伯德圖
5.3.3開環伯德圖的繪製
5.3.4*小相位係統
5.3.5由實測伯德圖求傳遞函數
5.4奈奎斯特穩定判據
5.4.1幅角原理
5.4.2奈奎斯特穩定判據
5.4.3簡化奈奎斯特穩定判據
5.4.4奈奎斯特穩定判據在伯德圖上的應用
5.4.5奈奎斯特穩定判據的其他應用
5.5控製係統的相對穩定性
5.5.1幅值穿越頻率ωc與相位穿越頻率ωg
5.5.2相位裕量
5.5.3幅值裕量
5.5.4係統的穩定裕量
5.6利用開環頻率特性分析係統的性能
5.6.1開環對數幅頻特性L(ω)低頻段與係統性能的關係
5.6.2開環對數幅頻特性L(ω)中頻段與係統動態性能的關係
5.6.3開環對數幅頻特性L(ω)高頻段與係統性能的關係
5.7閉環係統頻率特性
5.7.1閉環頻域指標
5.7.2閉環頻率特性的求取
5.7.3閉環頻域指標與時域指標的關係
5.8MATLAB在頻率特性法中的應用
5.8.1奈氏圖的繪製
5.8.2伯德圖的繪製
5.8.3尼柯爾斯圖的繪製
習題
MATLAB實驗
第6章控製係統的校正
6.1控製係統校正的基本概念
6.1.1控製係統的性能指標
6.1.2校正的一般概念與基本方法
6.1.3頻率法校正
6.1.4其他設計方法
6.2控製係統的基本控製規律
6.2.1基本控製規律
6.2.2比例�參⒎摯刂�
6.2.3比例�不�分控製
6.2.4比例�不�分�參⒎摯刂�
6.3超前校正裝置及其參數的確定
6.3.1相位超前校正裝置及其特性
6.3.2係統超前校正的分析法設計
6.3.3小結
6.4滯後校正裝置及其參數的確定
6.4.1相位滯後校正裝置及其特性
6.4.2串聯滯後校正裝置的分析法設計
6.4.3小結
6.5滯後�渤�前校正裝置及其參數的確定
6.5.1相位滯後�渤�前校正裝置及其特性
6.5.2係統滯後�渤�前校正的分析法設計
6.5.3小結
6.6期望對數頻率特性設計法
6.6.1期望法設計的基本概念
6.6.2常見係統的期望特性
6.6.3應用實例
6.6.4小結
6.7基於根軌跡法的串聯校正
6.7.1根軌跡法校正的基本概念
6.7.2利用根軌跡法設計超前校正裝置
6.7.3利用根軌跡法設計滯後校正裝置
6.7.4利用根軌跡法設計滯後�渤�前校正裝置
6.8反饋校正裝置及其參數的確定
6.8.1反饋校正的基本概念
6.8.2反饋校正的設計方法
6.8.3常用反饋校正形式與功能
6.8.4小結
6.9控製係統校正的MATLAB應用
6.9.1MATLAB函數在控製係統校正中的應用
6.9.2基於Simulink的係統校正
習題
MATLAB實驗
第7章非綫性控製係統
7.1非綫性係統的基本概念
7.1.1非綫性係統的數學描述
7.1.2非綫性特性的分類
7.1.3非綫性係統的特點
7.1.4非綫性係統的分析和設計方法
7.2二階綫性和非綫性係統的相平麵分析
7.2.1相平麵、相軌跡和平衡點
7.2.2二階綫性係統的特徵
7.2.3二階非綫性係統的特徵
7.3非綫性係統的相平麵分析
7.3.1繪製相軌跡的方法
7.3.2相軌跡求係統暫態響應
7.3.3相軌跡分析非綫性係統
7.4非綫性特性的一種綫性近似錶示——描述函數
7.4.1描述函數的意義
7.4.2典型非綫性特性的描述函數
說實話,在接觸到這本《正版 自動控製原理 第3版 21世紀高等學校規劃教材 電子信息 餘成波》之前,我對“自動控製”這個領域一直抱有一種敬畏感,覺得它離我們日常生活很遠,充滿瞭高深的數學公式。然而,這本書徹底顛覆瞭我的看法。它最成功的地方在於,它用一種極其“接地氣”的方式,將抽象的控製理論與我們熟悉的物理世界緊密聯係起來。比如在講解反饋控製的穩定性時,書中沒有僅僅停留在李雅普諾夫函數或者根軌跡的代數推導上,而是花瞭大量篇幅去解釋為什麼一個設計不良的控製器會導緻係統震蕩甚至失控,這種“後果導嚮”的教學方法,極大地激發瞭我的學習興趣。而且,作為“21世紀高等學校規劃教材”,它緊跟時代步伐,對現代控製理論的一些基本思想也有所涉及,雖然不是主角,但提供瞭很好的銜接點。這本書的例題解析詳略得當,尤其對於那些需要進行手工計算的經典分析方法,步驟分解得異常細緻,讓人在跟做習題的過程中,能夠清晰地追蹤每一步的邏輯,這對於培養獨立分析復雜係統的能力至關重要。總而言之,它不僅僅是一本教材,更是一本引導我們理解工程思維的入門指南。
評分閱讀這本餘成波主編的《正版 自動控製原理 第3版 21世紀高等學校規劃教材 電子信息》的過程,更像是一次結構清晰、目標明確的智力探險。它沒有被那些花哨的新興控製技術所乾擾,而是紮紮實實地把經典控製理論的內功心法修煉得爐火純青。我特彆欣賞書中對“根軌跡法”的講解,不同於其他書籍生硬地羅列規則,這本書通過幾何直觀來解釋為什麼係統零、極點的配置會影響到閉環極點的軌跡,這讓原本枯燥的繪圖過程變得富有洞察力。此外,書中對係統時間常數、主導極點等概念的闡述,都非常注重與係統響應速度、超調量等實際性能指標的掛鈎,讓學生能夠清晰地理解“數學語言”背後所代錶的“物理意義”。這本書的配圖質量極高,特彆是針對補償器(超前/滯後)設計的部分,圖形清晰地展示瞭相頻特性是如何被調整以滿足設計要求的。總體來說,這是一本嚴謹、清晰、注重工程應用內涵的優秀教材,非常值得推薦給所有想真正掌握控製理論精髓的讀者。
評分我手裏有很多本不同版本的《自動控製原理》,但餘成波老師的這本《正版 自動控製原理 第3版》在我看來,是目前市場上理論深度和工程實踐結閤得最為平衡的一本。它的數學推導雖然嚴謹,但從不故作高深,每一個數學工具的引入都有明確的物理意義支撐。讓我印象深刻的是,書中對於傳遞函數和狀態空間模型的切換和對比處理得非常流暢。很多教材在講解狀態空間時會顯得突兀,仿佛是憑空冒齣來的另一套體係,但這本書很自然地將兩者融會貫通,清晰地展示瞭它們之間的等價性和互補性,這對於後續學習現代控製理論至關重要。更難能可貴的是,編者在介紹控製器的設計方法時,不僅僅停留在標準的PID控製器的參數整定上,還拓展到瞭一些更具實際應用價值的控製策略的初步介紹,讓讀者對未來的學習方嚮有一個大緻的預判。這本書的課後習題設計非常巧妙,難度梯度控製得非常好,從簡單的傳遞函數求取到復雜係統的性能分析,每一步都讓你感覺自己正在“一步步接近”一個真正的控製工程師。
評分這本《正版 自動控製原理 第3版 21世紀高等學校規劃教材 電子信息 餘成波》簡直是為我這種剛踏入控製理論大門的新手量身定做的!我記得我第一次翻開這本書的時候,還對那些復雜的數學符號感到頭疼,但是作者餘成波老師的講解方式實在是太清晰瞭。他沒有一開始就堆砌高深的理論,而是從實際的工程問題入手,循序漸進地引導我們理解什麼是控製,為什麼要控製。特彆是關於係統建模那部分,講解得非常透徹,即便是像我這樣基礎薄弱的學生,也能通過書中的大量實例和圖示,快速抓住核心概念。書中的習題設計也很有層次感,從基礎概念的鞏固到復雜係統的分析,每一步都恰到好處地檢驗瞭我們的學習成果。我特彆喜歡它在介紹經典控製理論(比如時域分析、頻域分析)時,總是能巧妙地結閤現代控製的觀點進行對比,這讓我們的視野更加開闊,避免瞭陷入“隻見樹木不見森林”的窘境。這本書的排版和插圖也做得非常精美,大大的提高瞭閱讀的舒適度,絕不是那種晦澀難懂的教科書,更像是一位耐心的老師在身邊親自指導。對於想要打下堅實控製基礎的工科學生來說,這本書絕對是首選,後續學習任何進階課程都會感到遊刃有餘。
評分對於我這種在職進修、時間寶貴的學習者來說,時間成本是極其重要的考量因素。選擇《正版 自動控製原理 第3版 21世紀高等學校規劃教材 電子信息 餘成波》絕對是一個正確的投資。它最大的優點在於內容的高度凝練和邏輯的嚴密性。作者沒有冗餘的敘述,每一句話、每一個圖錶都服務於知識點的傳遞。我尤其欣賞它對“係統辨識”這一環節的處理,雖然篇幅不長,但點齣瞭工程實際中建模睏難的關鍵點,並指齣瞭理論指導下的解決方案。在對比時域和頻域分析的優劣時,這本書的論述非常精闢,它沒有陷入“哪個更好”的爭論,而是強調瞭在不同約束條件下,不同方法的適用性。這種辯證的思維方式,對於培養嚴謹的科研態度非常有幫助。這本書的“第3版”也意味著它吸收瞭前兩版的經驗教訓,內容經過瞭多次打磨和優化,內容結構更加成熟,非常適閤作為係統學習自動控製理論的基石教材。
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