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| 內容簡介： |
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本书较全面地阐述了经典控制理论的基本概念、分析方法及其应用。全书共分8章，主要介绍了自动控制的基本概念、控制系统数学模型的建立方法，全面阐述了线性定常连续系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法以及线性控制系统的校正，详细讨论了线性离散控制系统和非线性系统的分析方法。本书的特点是：基本概念清晰，讲解深入浅出、图文并茂、精练严谨；应用MATLAB及控制系统工具箱进行计算机辅助教学，提供仿真程序及二维码演示视频，便于读者理解和掌握相关知识点；结合工程实际选择应用案例，编写了丰富的例题和习题，同时给出完整的解题步骤及习题参考答案；新增的每章小结简明精要，帮助读者归纳与总结。本书可作为普通高校自动化、电气工程及其自动化、测控、机械设计制造及其自动化等专业本科生的教材，亦可供从事自动化技术工作的科技人员自学与参考。本书配有以下教学资源：电子课件、演示视频和仿真代码，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册后下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。
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〖1〗自动控制原理第3版前言〖2〗Ⅴ目录前言第1章自动控制的基本概念11.1概述11.2自动控制的基本原理21.2.1自动控制系统举例21.2.2自动控制系统的构成41.3自动控制系统的基本控制方式61.3.1开环控制61.3.2闭环控制61.3.3复合控制71.4自动控制系统的分类71.4.1按输入信号特征分类71.4.2按系统数学模型分类71.4.3按时间变量特性分类81.4.4按系统参数特性分类91.5对控制系统性能的基本要求91.5.1稳定性101.5.2快速性101.5.3准确性101.6MATLAB在控制系统研究中的应用11本章小结12习题13第2章控制系统的数学模型142.1概述142.2控制系统微分方程的建立152.2.1典型控制系统的数学模型152.2.2非线性微分方程的线性化212.3传递函数232.3.1传递函数的概念和性质242.3.2典型环节的传递函数262.4控制系统的结构图与信号流图302.4.1结构图的概念302.4.2控制系统结构图的建立312.4.3结构图的等效变换332.4.4信号流图402.4.5梅逊公式432.5控制系统的传递函数452.6控制系统数学模型的MATLAB描述472.6.1MATLAB中传递函数的描述方法472.6.2MATLAB中的模型连接函数502.6.3利用MATLAB的符号运算求取传递函数512.6.4应用Simulink求控制系统的传递函数52本章小结54习题54第3章时域分析法593.1概述593.2瞬态响应593.2.1典型输入信号603.2.2一阶系统的瞬态响应613.2.3二阶系统的瞬态响应633.2.4时域性能指标683.2.5瞬态响应分析693.2.6线性定常系统的重要特性733.2.7高阶系统的近似分析743.3稳定性763.3.1稳定性的基本概念763.3.2劳斯判据803.3.3赫尔维茨判据843.4稳态误差分析863.4.1稳态误差的概念863.4.2稳态误差的计算873.4.3降低稳态误差的主要措施933.5应用MATLAB进行控制系统时域分析953.5.1系统的瞬态响应分析953.5.2系统的稳定性分析983.5.3系统的稳态误差分析99本章小结102习题102第4章根轨迹分析法1054.1概述1054.2根轨迹的概念1054.3根轨迹的绘制1084.3.1绘制根轨迹的基本规则1084.3.2根轨迹绘制举例1174.4广义根轨迹的绘制1224.4.1参变量根轨迹的绘制1224.4.2正反馈系统根轨迹的绘制1244.5控制系统的根轨迹分析1264.5.1性能指标在s平面上的表示1264.5.2开环零、极点对根轨迹的影响1274.5.3闭环零、极点分布与系统性能的关系1304.6利用MATLAB绘制根轨迹图133本章小结137习题138第5章频域分析法1405.1概述1405.2频率特性1405.2.1频率特性的基本概念1405.2.2频率特性的求取1415.3频率特性的图示方法1445.3.1极坐标图1445.3.2对数坐标图1505.3.3对数幅相图1585.4频域稳定性判据1595.4.1映射定理1595.4.2奈奎斯特稳定判据1605.5控制系统的稳定裕量1655.5.1稳定裕量的定义1655.5.2稳定裕量的计算1675.5.3稳定裕量与瞬态性能指标之间的关系1695.6控制系统的闭环频率特性1715.6.1闭环频率特性曲线的绘制1715.6.2闭环频域性能指标1755.6.3闭环频域性能指标与瞬态性能指标之间的关系1765.7利用MATLAB进行控制系统频域分析1785.7.1频域分析法相关函数1785.7.2应用举例179本章小结182习题182第6章线性控制系统的校正1866.1概述1866.2校正装置及其特性1876.2.1无源校正装置1886.2.2有源校正装置1926.2.3PID调节器1936.3串联校正1946.3.1串联超前校正1956.3.2串联滞后校正1976.3.3串联滞后-超前校正2006.4反馈校正2026.4.1反馈校正的原理及特点2036.4.2反馈校正及其参数确定2046.5复合校正2076.5.1复合校正的原理及特点2076.5.2复合校正及其参数确定2076.6应用MATLAB进行系统校正2096.6.1应用MATLAB程序进行系统校正2106.6.2Simulink环境下的系统设计和校正2116.6.3Simulink环境下的物理模型校正设计213本章小结215习题215〖1〗Ⅵ自动控制原理第3版目录〖2〗Ⅶ第7章离散控制系统2177.1概述2177.2采样过程与采样定理2197.2.1采样过程及其数学描述2197.2.2采样定理2207.2.3信号的保持2227.3Z变换理论2247.3.1Z变换定义和性质2247.3.2Z变换方法2277.3.3Z反变换方法2307.4离散控制系统的数学描述2337.4.1线性常系数差分方程2337.4.2脉冲传递函数2357.5离散控制系统的稳定性分析及瞬态响应2447.5.1稳定性分析2447.5.2瞬态响应2487.5.3离散控制系统的稳态误差2497.6离散系统的数字控制器设计2517.7MATLAB在离散控制系统中的应用2567.7.1离散系统数学模型的建立2577.7.2MATLAB中的离散控制系统分析函数258本章小结262习题262第8章非线性系统分析2658.1概述2658.2非线性系统的特点2668.2.1典型非线性特性2668.2.2非线性系统的运动特点2678.3相平面法2698.3.1相平面的基本概念2698.3.2相平面图的绘制2708.3.3奇点和极限环2748.3.4相平面分析举例2778.4描述函数法2818.4.1描述函数的基本概念2818.4.2典型非线性特性的描述函数2838.4.3用描述函数法分析非线性系统2878.5MATLAB在非线性控制系统分析中的应用2958.5.1应用MATLAB/Simulink绘制非线性系统相轨迹图2958.5.2利用MATLAB分析非线性系统的稳定性及自激振荡298本章小结301习题301附录部分习题参考答案304参考文献311
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在工业生产和科学技术的发展过程中，自动控制起着极其重要的作用。自动控制作为一种技术手段，不仅提高了劳动生产率和产品质量，改善了人们的劳动条件和生活环境，而且在人类征服自然、探索新能源、开发太空等方面都做出了极其重大的贡献。自动控制理论的发展初期是以反馈理论为基础的自动调节原理，随着科学和技术的进步，现已发展成为一门独立的学科。根据自动控制理论发展的不同阶段，自动控制理论一般可分为“经典控制理论”和“现代控制理论”两大部分。经典控制理论也称古典控制理论，主要研究单输入和单输出、线性、定常系统，以及具有典型非线性环节系统的分析和设计方法；现代控制理论主要研究多输入和多输出、线性或非线性、定常或时变系统的分析和设计方法。本书介绍的是“经典控制理论”部分。自动控制原理是自动化学科的重要理论基础，主要研究自动控制系统中的基本概念、基本原理和基本方法，是一门理论性较强的课程。本书是根据目前本科院校自动化专业“自动控制原理”课程的教学大纲，且以作者30余年的教学讲义为基础，广泛参考国内外优秀教材，集全体参编者多年教学经验编写而成的，主要供自动化专业及其他电气信息类专业的本科生使用。本书于2007年作为普通高等教育“十一五”国家级规划教材首次出版，2013年修订出版了《自动控制原理》第2版。为了适应自动控制技术和控制理论发展以及现代化教学的需要，我们在第2版的基础上再次进行了修订。本次修订保持了原书的总体结构，力求基本概念清晰，深入浅出，强调系统性和逻辑性，侧重于工程系统的设计和应用。对其中部分章节的内容，特别是例题和习题做了较多的补充和细化，且在每章后增加了本章小结，便于读者学习。鉴于近年来MATLAB在理工科教学中的广泛应用，为自动控制系统的分析和设计带来了极大的方便，本书引入了MATLAB软件包应用技术，结合自动控制理论的基本概念和分析方法的讲解，对每章的内容应用MATLAB及控制系统工具箱进行计算机辅助分析和设计。该部分在本次修订时也做了较多的补充，且增加了视频素材，以利于读者很好地掌握控制理论与应用技术，提高综合分析问题和解决问题的能力。本书丰富了上一版的例题和习题，继续提供部分习题参考答案，便于读者自学。全书由8章及附录组成，主要内容分为4大部分：第一部分包括基本概念、线性系统数学模型的建立、时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、控制系统的校正等，这些均为线性定常连续系统所涉及的内容，阐述了自动控制系统的模型、分析和设计3个方面的基本问题，并应用MATLAB描述系统的数学模型，进行系统分析，在Simulink环境下进行系统设计和校正；第二部分阐述了以数字控制理论为基础的离散控制系统，包括离散控制系统的数学描述、稳定性分析、稳态误差计算和数字控制器的设计，介绍了MATLAB在离散控制系统中的应用方法；第三部分阐述非线性系统的基本理论和分析方法，主要包括相平面法和描述函数法，以及MATLAB在非线性控制系统分析中的应用方法。第四部分附录给出了部分习题参考答案。本书第1、2和4章由孟华编写，第3章由曲晓光编写，第5章由孟华、崔新忠编写，第6章由崔新忠编写，第7章由韩敏编写，第8章由陈波编写，每章后一节应用MATLAB进行控制系统分析内容由马蔷编写，视频操作由崔新忠制作。全书由孟华统稿。前期参与教材编写的有王金城、邓长辉、杨斌，在此表示感谢。对于本版的错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。编者
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