本书前1版为教育科学“十五”国家规划课题研究成果。本次修订将进一步减少数学推导,增加例题。强化PID控制器等实际工程中常用内容的介绍,增加工程实例。内容包括时域法、根轨迹法、频率法、系统校正、离散系统分析等传统内容,但强调的是物理概念和实际运用。书中对模拟PID调节器和数字PID调节器作了重点介绍。本书以一个实例贯穿全书,采用不同的方法,从不同的角度对例子进行分析,紧密结合MATLAB等系统仿真软件在自动控制方面的应用。
本书是为适应应用型本科自动化、机电、电气及信息类各相关专业的教学需要而编写的。
自动控制技术的应用日益广泛,除了在国防、空间科技等尖端领域里是不可或缺的重要技术之外,在机电工程、冶金、化工、轻工、交通管理、环境保护、农业等领域中,自动控制技术的作用也日显突出。特别是近年来随着自动控制技术与网络技术及信息技术的融合,形成了物联网远程测控、先进智能制造等新的技术发展方向。自动控制技术的运用大大提高了劳动生产率和产品质量,同时,也改善了劳动条件,在进一步提高人类的生活品质方面也起到了非常重要的作用。
自动控制原理是自动控制技术的理论基础。一般,可将自动控制原理分为经典控制理论和现代控制理论。考虑到经典控制理论是重要的基础且应用广泛,同时结合相当一部分应用型本科院校的课程体系,本书以经典控制理论及其应用为主要内容,共分为七章;概述、自动控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹分析法、频率特性法、控制系统的校正与设计以及采样控制系统分析。
本书第2版发行后,持续受到了广大读者的欢迎,在此深表谢意。本书第2版被评为江苏省高等学校精品教材。第1版和第2版的共同特点是:突出物理概念,减少数学推导;从自动控制原理的角度对工程实例进行分析设计,以解决理论如何应用于工程实际的问题;各章都结合本章内容介绍了运用MATLAB分析和设计自动控制系统的基本方法;有形象生动的多媒体教学课件与本书内容相匹配。第3版除了继续保持这些特点之外,还针对PID等常用控制器,采用了MATLAB实例分析;对计算机控制系统做了更贴切的叙述;对一些容易引起混淆的概念,做了更明确的陈述;另外,对前面版本中的错误和疏漏之处做了修改;同时,对部分习题及其参考答案进行了调整。
本书由南京工程学院黄坚任主编,宋丽蓉任副主编,陈桂和高金凤参加了本书的编写。本书由南京工程学院郁汉琪教授主审,他花费了大量的时间和精力,对全书进行了仔细的审阅并提出了宝贵的修改意见。在此,向所有对本书出版给予支持和帮助的各位表示衷心的感谢。
由于编者的水平有限,时间较紧,书中欠妥与错误之处在所难免,恳请专家和广大读者指正。
第一章 概述
第一节 自动控制与自动控制系统
第二节 自动控制系统的分类
第三节 对控制系统的性能要求
第四节 自动控制理论发展简述
小结
习题
第二章 自动控制系统的数学模型
第一节 控制系统的微分方程
第二节 数学模型的线性化
第三节 传递函数
第四节 动态结构图
第五节 反馈控制系统的传递函数
第六节 控制系统数学模型建立举例
第七节 用MATLAB处理系统数学
模型
小结
习题
第三章 时域分析法
第一节 系统性能指标
第二节 一阶系统性能分析
第三节 二阶系统性能分析
第四节 高阶系统的时域分析
第五节 控制系统的稳定性分析
第六节 控制系统的稳态误差分析
第七节 用时域法分析系统性能举例
第八节 MATLAB用于时域分析
小结
习题
第四章 根轨迹分析法
第一节 根轨迹的基本概念
第二节 根轨迹的基本特征及作图方法
第三节 用根轨迹法分析系统性能
第四节 MATLAB用于根轨迹分析
小结
习题
第五章 频率特性法
第一节 频率特性的基本概念
第二节 典型环节与系统的频率特性
第三节 用实验法确定系统的传递函数
第四节 用频率特性法分析系统稳定性
第五节 频率特性与系统性能的关系
第六节 用频率特性法分析系统性能举例
第七节 MATLAB用于频域分析
小结
习题
第六章 控制系统的校正与设计
第一节 系统校正的一般方法
第二节 控制系统的工程设计方法
第三节 控制系统设计举例
第四节 MATLAB用于系统校正与设计
小结
习题
第七章 采样控制系统分析
第一节 采样控制系统的基本概念
第二节 采样控制系统的数学基础
第三节 采样控制系统的脉冲传递函数
第四节 采样控制系统的动态性能分析
第五节 采样控制系统的稳定性分析
第六节 采样控制系统的稳态误差分析
第七节 MATLAB用于采样控制系统分析
小结
习题
附录1 常用函数的拉氏变换与z变换对照表
附录2 MATLAB应用简介
附录3 部分习题参考答案
参考文献