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控制系統(tǒng)原理與工程基礎(chǔ)

控制系統(tǒng)原理與工程基礎(chǔ)

出版社：清華大學(xué)出版社出版時間：2023-10-01
開本： 其他 頁數(shù)： 216
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控制系統(tǒng)原理與工程基礎(chǔ) 版權(quán)信息

控制系統(tǒng)原理與工程基礎(chǔ) 本書特色

本教材的內(nèi)容包括：自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、微分方程與拉普拉斯變換、系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)、閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件、奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性、系統(tǒng)時域與頻域特性的關(guān)系、較優(yōu)的系統(tǒng)模型、控制器的設(shè)計與實驗調(diào)整方法、根軌跡法、控制系統(tǒng)實例、直流電機的控制、數(shù)字控制基礎(chǔ)及模擬化設(shè)計方法。

本教材具有如下特點：
(1) 參考認(rèn)識和解決控制問題的過程，思路一貫，逐步深入，讓學(xué)生隨時明白自己正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容是為了解決什么問題，而非按照理論分塊。
(2) 注重結(jié)合實際控制系統(tǒng)，對同一個問題從時域、頻域等多角度加以分析，以闡述清楚控制原理。
(3) 注重闡釋系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)、時域、頻域特征之間的關(guān)系。

讀者對象：工科專業(yè)本科生、相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員

控制系統(tǒng)原理與工程基礎(chǔ) 內(nèi)容簡介

本教材的內(nèi)容包括：自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、微分方程與拉普拉斯變換、系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)、閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件、奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性、系統(tǒng)時域與頻域特性的關(guān)系、較優(yōu)的系統(tǒng)模型、控制器的設(shè)計與實驗調(diào)整方法、根軌跡法、控制系統(tǒng)實例、直流電機的控制、數(shù)字控制基礎(chǔ)及模擬化設(shè)計方法。 本教材具有如下特點： (1) 參考認(rèn)識和解決控制問題的過程，思路一貫，逐步深入，讓學(xué)生隨時明白自己正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容是為了解決什么問題，而非按照理論分塊。 (2) 注重結(jié)合實際控制系統(tǒng)，對同一個問題從時域、頻域等多角度加以分析，以闡述清楚控制原理。 (3) 注重闡釋系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)、時域、頻域特征之間的關(guān)系。 讀者對象：工科專業(yè)本科生、相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員

控制系統(tǒng)原理與工程基礎(chǔ) 目錄

第1章緒論
1.1自動控制系統(tǒng)
1.2開環(huán)控制與閉環(huán)控制
1.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)形式
1.4系統(tǒng)的干擾和輸入 第2章控制環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)描述
2.1一些物理環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)描述
2.2線性環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型的一般形式
習(xí)題 第3章拉普拉斯變換與傳遞函數(shù)
3.1線性微分方程
3.1.1線性齊次微分方程的一般理論
3.1.2常系數(shù)線性齊次微分方程的解
3.1.3高階線性非齊次微分方程的解
3.2拉普拉斯變換
3.2.1拉普拉斯變換的定義
3.2.2常用函數(shù)及其拉普拉斯變換
3.2.3拉普拉斯變換的性質(zhì)
3.2.4拉普拉斯逆變換
3.2.5用拉普拉斯變換法解微分方程
3.3傳遞函數(shù)
3.3.1傳遞函數(shù)的定義
3.3.2傳遞函數(shù)實例
3.3.3相關(guān)名詞
習(xí)題 第4章系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)特性
4.1一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
4.2二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
4.3高階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
4.4瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)
習(xí)題 第5章控制系統(tǒng)的框圖和傳遞函數(shù)
5.1控制系統(tǒng)的框圖
5.2框圖的簡化和等效變換
5.3梅森公式
5.4疊加原理和閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
習(xí)題 第6章反饋控制系統(tǒng)的工作機制和穩(wěn)態(tài)誤差
6.1反饋控制系統(tǒng)的工作機制
6.1.1溫度控制箱的自動控制框圖
6.1.2嘗試設(shè)計控制器
6.1.3能實現(xiàn)零穩(wěn)態(tài)誤差的控制器
6.2反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
6.2.1控制系統(tǒng)理想的輸入-輸出關(guān)系
6.2.2穩(wěn)態(tài)偏差和穩(wěn)態(tài)誤差
6.2.3相應(yīng)于輸入信號的穩(wěn)態(tài)偏差
6.2.4干擾引起的穩(wěn)態(tài)偏差
6.2.5內(nèi)模原理
習(xí)題 第7章系統(tǒng)的穩(wěn)定性與勞斯-赫爾維茨判據(jù)
7.1閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題
7.2系統(tǒng)穩(wěn)定性的實質(zhì)
7.3勞斯赫爾維茨判據(jù)
習(xí)題 第8章奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)
8.1映射定理
8.2奈奎斯特判據(jù)
8.3奈奎斯特圖的作圖及判據(jù)應(yīng)用
習(xí)題 第9章系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性
9.1頻率響應(yīng)特性
9.2伯德圖
9.3*小相位系統(tǒng)
9.4系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的關(guān)鍵參數(shù)
9.5開環(huán)與閉環(huán)頻率響應(yīng)特性的關(guān)系
9.6系統(tǒng)閉環(huán)頻率響應(yīng)的特征參數(shù)
習(xí)題 第10章閉環(huán)時域特性與開環(huán)頻域特性的關(guān)系
10.1系統(tǒng)時域與頻域特性的定性分析
10.2系統(tǒng)時域與頻域參數(shù)的定量關(guān)系
10.2.1一個典型系統(tǒng)
10.2.2諧振峰值與相位裕量的關(guān)系
10.2.3*大超調(diào)量與相位裕量的關(guān)系
10.2.4建立時間與相位裕量及增益交越頻率的關(guān)系
10.2.5閉環(huán)截止角頻率與開環(huán)增益交越角頻率的關(guān)系
10.3理想的系統(tǒng)開環(huán)頻率特性 第11章較優(yōu)的系統(tǒng)模型
11.1綜合誤差指標(biāo)
11.2較優(yōu)的Ⅰ型系統(tǒng)
11.3較優(yōu)的Ⅱ型系統(tǒng)
11.4基于期望頻率特性的控制器設(shè)計方法
習(xí)題 第12章控制器
12.1控制器的類型與原理
12.1.1比例控制器
12.1.2積分控制器
12.1.3比例-積分控制器
12.1.4相位滯后校正器
12.1.5比例-微分控制器
12.1.6相位超前校正器
12.1.7比例-積分-微分控制器
12.2控制器參數(shù)的設(shè)定方法
12.2.1比例控制器
12.2.2PI控制器
12.2.3PD和相位超前校正器
12.2.4PID控制參數(shù)的設(shè)定
12.2.5PID控制參數(shù)的實驗調(diào)整方法
12.3控制器的實現(xiàn)
習(xí)題 第13章根軌跡法
13.1根軌跡
13.2根軌跡規(guī)則
13.3控制器零極點的配置方法
13.4參數(shù)根軌跡方法
習(xí)題 第14章控制系統(tǒng)的其他構(gòu)型
14.1二自由度控制結(jié)構(gòu)
14.2輸入的前饋控制
14.3干擾的前饋補償
14.3.1干擾-偏差的頻率響應(yīng)
14.3.2干擾-偏差瞬態(tài)響應(yīng)
14.3.3干擾前饋補償結(jié)構(gòu)
習(xí)題 第15章幾個控制系統(tǒng)實例
15.1自動增益控制
15.2運算放大電路
15.3鎖相環(huán)
15.4自激振蕩系統(tǒng)
15.5倒立擺
15.6永磁直流電動機伺服系統(tǒng)
15.6.1永磁直流電動機的傳遞函數(shù)
15.6.2電流環(huán)
15.6.3速度環(huán)
15.6.4位置環(huán)
習(xí)題 第16章數(shù)字控制系統(tǒng)概述
16.1數(shù)字控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
16.2采樣
16.3零階保持器
16.4數(shù)字控制系統(tǒng)中的信號及信號的延遲 第17章z變換
17.1差分方程
17.2z變換
17.2.1定義
17.2.2幾種離散時間序列的z變換
17.2.3z變換的性質(zhì)和定理
17.3離散傳遞函數(shù)
17.4s平面與z平面的映射關(guān)系
17.5z平面極點位置與瞬態(tài)響應(yīng)特性的關(guān)系
習(xí)題 第18章數(shù)字控制器的連續(xù)-離散設(shè)計方法
18.1前向、后向差分法
18.2雙線性變換法
18.3零極點匹配法
18.4各方法的映射偏差
18.5雙線性變換法的頻率特性校正
習(xí)題 附錄 拉普拉斯變換表和z變換表
參考文獻
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控制系統(tǒng)原理與工程基礎(chǔ) 作者簡介

陳志勇，男，1973-，2001年獲工學(xué)博士學(xué)位于清華大學(xué)精密儀器系，現(xiàn)為清華大學(xué)精密儀器系副研究員。為國家精品課“控制工程基礎(chǔ)”課組主講教師，課組所開設(shè)的“控制工程基礎(chǔ)”慕課課程于2017年獲評首屆 “國家精品在線開放課程”。2020年課組開設(shè)的“控制工程基礎(chǔ)”課程獲評首屆國家一流本科線下課程。參與教材撰寫2部，其中“控制工程基礎(chǔ)”第4版于2021年獲全國教材建設(shè)二等獎。學(xué)科方向為儀器科學(xué)與技術(shù)，發(fā)表論文30余篇。

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