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内容大纲
全书以强化工程应用,弱化数学推导为基调,主要内容可分为五大模块:自动控制系统概述(第1章)、控制系统的数学模型(第2章)、控制系统的分析方法(第3~4章)、控制系统的校正(第5章)和控制系统的工程应用(第6~7章)。编者根据全书内容设计了配套讲解视频、课件和习题。第2~7章包含了MATLAB软件在自动控制系统分析中的应用。
本书内容由浅入深、循序渐进、环环相扣,适合专科自动化、机电类、电气类、信息类等专业师生使用。 -
作者介绍
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目录
第1章 自动控制系统概述
1.1 自动控制理论的发展史
1.2 自动控制系统的基本原理和控制方式
1.2.1 自动控制系统的基本原理
1.2.2 自动控制系统的控制方式
1.3 自动控制系统的组成与分类
1.3.1 自动控制系统的组成
1.3.2 自动控制系统的分类
1.4 自动控制系统的基本要求
1.5 自动控制系统实例分析
本章小结
习题
第2章 控制系统的数学模型
2.1 微分方程
2.2 拉氏变换
2.2.1 拉氏变换的概念
2.2.2 拉氏反变换
2.3 传递函数
2.3.1 传递函数的定义
2.3.2 传递函数的性质
2.3.3 传递函数的求取
2.4 典型环节的传递函数
2.4.1 比例环节
2.4.2 积分环节
2.4.3 微分环节
2.4.4 惯性环节
2.5 系统方框图及其等效变换
2.5.1 方框图
2.5.2 方框图的等效变换
2.6 反馈控制系统的传递函数
2.6.1 系统的开环传递函数
2.6.2 系统的闭环传递函数
2.7 MATLAB 在控制系统中的应用
2.7.1 用 MATLAB 建立传递函数模型
2.7.2 用 MATLAB 建立系统连接
本章小结
习题
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 时域性能指标
3.2 一阶系统的时域分析
3.2.1 单位阶跃响应
3.2.2 单位斜坡响应
3.3 二阶系统的时域分析
3.3.1 二阶系统的阶跃响应
3.3.2 系统的暂态性能指标
3.4 系统的稳定性分析
3.4.1 系统稳定性的概念和稳定的充要条件
3.4.2 代数判据
3.5 系统的稳态误差分析
3.5.1 稳态误差的计算
3.5.2 输入信号对稳态误差的影响
3.5.3 干扰信号作用下的稳态误差
3.6 MATLAB 在时域分析中的应用
3.6.1 用 MATLAB 分析线性动态过程
3.6.2 用 MATLAB 分析系统的稳定性
3.6.3 用 MATLAB 分析系统的稳态误差
3.7 哈勃太空望远镜指向系统设计
本章小结
习题
第4章 控制系统的频域分析法
4.1 频率特性
4.1.1 频率特性的基本概念
4.1.2 频率特性与传递函数的关系
4.1.3 频率特性的数学式表示法
4.1.4 频率特性的图形表示方法
4.2 典型环节的频率特性
4.3 系统的开环频率特性
4.3.1 系统的开环幅相频率特性
4.3.2 系统的开环对数频率特性
4.4 奈奎斯特稳定判据
4.4.1 奈氏稳定判据
4.4.2 对数频率特性曲线上的表述
4.5 稳定裕量和系统的相对稳定性
4.5.1 相位稳定裕量
4.5.2 增益稳定裕量
4.5.3 系统开环对数幅频特性与系统性能的关系
4.6 MATLAB 在频域分析中的应用
4.6.1 频率特性的概念
4.6.2 用 nyquist(sys) 绘制奈氏图
4.6.3 用 bode(sys) 画对数频率特性曲线
4.6.4 用 margin(sys) 计算增益稳定裕量和相位稳定裕量
4.7 RC 低通滤波器的设计
4.7.1 电路的组成
4.7.2 电压放大倍数
4.7.3 低通滤波器的对数频率特性曲线
本章小结
习题
第5章 控制系统的校正
5.1 校正的基本概念
5.1.1 控制系统的设计步骤
5.1.2 校正的概念
5.1.3 校正的方式
5.2 PID 基本控制规律及对性能的影响
5.2.1 比例控制器
5.2.2 比例微分(PD)控制器
5.2.3 比例积分(PI)控制器
5.2.4 比例积分微分(PID)控制器
5.3 反馈校正和复合校正
5.3.1 反馈校正
5.3.2 复合校正
5.4 PID 控制器参数的整定
5.4.1 临界比例度法
5.4.2 衰减曲线法
5.4.3 经验凑试法
5.5 摩托车距离控制系统设计
本章小结
习题
第6章 直流调速系统
6.1 直流调速系统概述
6.2 单闭环直流调速系统的工作原理
6.3 双闭环直流调速系统的工作原理
6.4 单闭环直流调速系统的设计
本章小结
习题
第7章 伺服系统
7.1 伺服系统概述
7.1.1 伺服系统的结构组成
7.1.2 伺服系统的分类
7.1.3 伺服系统的三种工作模式
7.1.4 伺服系统的三环结构
7.2 伺服系统的主要元件
7.2.1 步进电动机
7.2.2 伺服电动机
7.3 位置随动系统的设计与仿真
7.3.1 位置随动系统的介绍
7.3.2 位置随动系统的组成
7.3.3 位置随动系统的设计
7.3.4 位置随动系统的MATLAB仿真
本章小结
习题
仿真实验
实验一 MATLAB在控制系统模型分析中的应用
实验二 一阶系统动态响应的数字仿真
实验三 二阶系统动态响应的数字仿真
实验四 MATLAB在稳定性和稳态误差分析中的应用
实验五 MATLAB在频域分析中的应用
实验六 PID控制器
实验七 PID参数整定
参考文献
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