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內容簡介:
本书重点介绍了经典控制理论的基本概念和基本方法,全书共分为7章,主要包括绪论、控制系统的数学建模、时域响应分析、稳态误差分析、根轨迹法、频域分析方法和控制系统的校正,覆盖了传递函数的定义、稳定性判据、根轨迹分析方法、时域和频域响应分析方法以及系统校正方法。此外本书还结合MATLAB的控制系统仿真功能加入了一些仿真实例,目的在于增强学生利用数值仿真工具的能力。本书适合于学生、相关研究人员等。
關於作者:
翟光,男,1979年生,2010年毕业于哈尔滨工业大学航天学院,获博士学位,现为北京理工大学宇航学院副教授,博士生导师。主要研究领域为航天器动力学与控制。近年来,围绕着星座及编队动力学与控制问题,承担国家自然科学基金青年项目、面上项目、军口863项目、重点实验室基金、航天创新基金等20余项2013年获北京市青年英才计划支持;迄今以第一兼通讯作者在Journal of Guidance, Control and Dynamics, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems、Acta Astronautica、宇航学报、航空学报等高水平期刊发表学术SCI、EI检索论文30余篇。
目錄 :
第1章绪论001
11引言001
111自动控制的基本概念001
112自动控制系统的应用001
113自动控制技术的发展简史002
12自动控制系统的分类003
121线性系统003
122非线性系统004
13自动控制系统的工作方式004
131反馈控制004
132开环控制005
133闭环控制005
14自动控制系统的示例006
141室温控制系统006
142水箱液位自动调节控制系统007
15自动控制系统的性能评价007
习题008
第2章控制系统的数学模型010
21控制系统的时域数学模型010
211电路系统010
212机械系统012
213电动机系统014
214物理系统数学模型的线性化015
22拉普拉斯变换017
23传递函数019
231传递函数的定义与性质019
232典型环节022
233传递函数的零点和极点025
234传递函数的零点和极点对输出的影响025
24控制系统的结构图027
241结构图的组成和绘制027
242结构图的等效变换027
25信号流图032
251信号流图基本概念032
252信号流图的绘制033
253梅森增益公式034
26几个重要的传递函数035
27建模设计实例037
习题041
第3章控制系统时域分析046
31典型输入信号和系统时间响应的性能指标046
311典型输入信号046
312控制系统时间响应的性能指标047
32一阶系统的时域分析048
321一阶系统的数学模型048
322一阶系统的单位阶跃响应049
323一阶系统的单位脉冲响应050
324一阶系统的单位斜坡响应051
325一阶系统的单位加速度响应051
33典型二阶系统的动态过程052
331二阶系统的数学模型052
332二阶系统的单位阶跃响应054
333二阶系统的动态过程分析058
334二阶系统的单位脉冲响应062
335二阶系统的单位斜坡响应063
34高阶系统分析064
341高阶系统的单位阶跃响应064
342闭环零、极点对系统性能的影响065
343闭环主导极点066
习题068
第4章稳定性及稳态误差070
41线性控制系统的稳定性分析070
411稳定性的基本概念及充分必要条件070
412劳斯稳定判据071
413赫尔维茨稳定判据076
42系统的稳态误差计算077
421反馈控制系统的问题误差定义077
422系统的型数081
43静态误差分析081
431阶跃输入作用下的稳态误差与静态位置误差系数081
432斜坡输入作用下的稳态误差与静态速度误差系数082
433加速度输入作用下的稳态误差与静态加速度误差系数083
44动态误差系数086
45改善稳态性能的措施088
46设计实例089
习题092
第5章根轨迹法096
51根轨迹法的基本概念096
511根轨迹的基本概念096
512辐角条件和幅值条件098
52绘制根轨迹的基本法则100
53附加零、极点对根轨迹的影响120
531附加开环极点的作用121
532附加开环零点的作用121
533一对附加零、极点的作用零点在极点右侧121
534一对附加零、极点的作用零点在极点左侧122
54参量根轨迹127
550根轨迹129
56设计实例133
习题140
第6章频域分析144
61频率特性144
611频率特性的基本概念144
612频率特性的计算方法147
62伯德图148
621对数频率特性148
622最小相位和非最小相位系统149
623典型环节的对数频率特性150
624绘制开环系统的伯德图156
625确定传递函数159
63幅相频率特性曲线161
631幅相频率特性161
632典型环节的幅相频率特性曲线162
633开环系统幅相频率特性曲线的绘制165
64控制系统频率性能指标168
641闭环系统频域性能指标168
642二阶闭环系统的频域指标与时域指标的关系169
65奈奎斯特稳定性判据171
651幅角原理172
652奈奎斯特稳定性判据173
653开环不稳定系统与奈奎斯特稳定性判据178
66稳定裕度180
661基本概念180
662相位裕度与谐振峰值之间的关系183
663相位裕度与动态过程关系184
67对数频域稳定性判据186
671奈奎斯特稳定性判据与伯德图186
672稳定裕度与伯德图187
习题189
第7章控制系统的校正192
71控制系统校正概述192
711控制系统校正的必要性192
712控制系统校正装置的类型193
713控制系统校正的设计方法194
72系统性能指标及其联系194
721时域性能指标194
722开环频域性能指标195
73常用校正装置及其特性196
731无源超前校正网络196
732无源滞后校正网络198
733无源滞后-超前校正网络199
74校正方法实例200
741串联超前校正200
742串联滞后校正203
743串联滞后-超前校正206
75PID控制器210
751PID控制的基本概念210
752PID控制系统的基本原理210
753PID控制器参数的设计方法215
习题219
参考文献221
內容試閱 :
自动控制原理是许多工科专业的基础课程或者核心课程,其主要内容是以单输入-单输出线性定常系统为研究对象,以传递函数为分析工具,研究系统的动态特性和稳态特性。自动控制原理所涉及的建模及分析方法,也是相关专业学生进一步学习计算机控制、线性系统等课程的理论基础。作者近年来一直从事本专业的自动控制原理教学工作,所授课程主要面向航空航天、力学等专业的本科生。近年来,为了适应不同专业方向的教学需求,学校对部分专业的教学课时数进行了压缩,为了进一步适应教学改革后的教学需求,作者对课程的教学内容进行了调整,将教学重点集中到了线性系统的基本理论和基本方法上来,并编写了本书。本书重点介绍了经典控制理论的基本概念和基本方法,全书共分为7章,主要包括绪论、控制系统的数学模型、控制系统时域分析、稳定性及稳态误差、根轨迹法、频域分析和控制系统的校正,覆盖了自动控制的概念、传递函数的定义、时域响应分析方法、稳定性判据、根轨迹分析方法、频域响应分析方法以及系统校正方法。此外,本书还结合MATLAB的控制系统仿真功能加入了一些仿真实例,目的在于增强学生利用数值仿真工具的能力。在本书的编写过程当中,作者参考了北京理工大学宋建梅的《自动控制原理》、清华大学董景新的《控制工程基础》、哈尔滨工业大学胡胜斌的《航空器控制理论基础》等教材中的一些内容和经典实例,在此对上述作者深表感谢! 由于编者水平有限,书中难免有错误及不足之处,恳请广大读者和专家批评指正。作者 2019年8月