自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编

5星(超过95%的资源)
所需积分/C币:49 2013-01-26 13:05:58 6.65MB PDF
238
收藏 收藏
举报

自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编
第二版前言 目前,自动控制技术已广泛地应用于工、农业生产,交通运输和国防建设。指导自动控制系 统分析和设计的控制理论也有了很大的发展,它的概念、方法和体系已经渗透到许多科学领域。 在20世纪40和50年代中发展起来的经典控制理论至今仍被成功地应用干单变量定常系统的 分析和设计。在20世纪50年代末、60年代初发展起来的状态空间方法具有更广泛的适用性, 它可以用于多变量、定常或时变系统,所讨论的问题更为复杂。为了适应高等工业院校本科生教 学的需要,根据相应的教学大纲和学时安排,选取了经典控制理论和状态空间方法基础部分作为 内容,编写本教材。本教材可供电子信息科学类、仪器仪表类、电气信息类、自动控制类等专业 选用。 本教材在经典控制理论和状态空间方法这两部分内容的处理上,遵循“传统模式”,即将经 典理论与现代控制理论分开编写,主要是考虑到传统模式已经证明行之有效,并且可以继续采 用。另外,这两方面内容的数学基础不同,处理问题的思路不同,混编在一起容易造成教学上的 不便。为了弥补传统编写模式的不足,建议在讲现代控制理论时能有意识地多联系经典控制 理论。 本教材是高等教育出版社2003年出版的《自动控制原理》的修订本。本教材第一版出版以 来,受到了众多在校大学生和工程技术人员的欢迎,为多所兄弟院校选用。2004年被评为北京 市高等教育精品教材,后来又被列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。以此为主要教村 的北京航空航天大学自动控制原理课程,206年获得了国家级精品课程称号。与第一版相比 本次修订在保持原教村主要风格和内容的基础上,仅对部分章节及内容进行了一些调整,并适当 增加了一些习题。 本数材安排了九章内容。第一章介绍自动控制的一般概念,首先从人工控制的过程引出自 动控制系统应有的职能和部件,从而引出反馈系统的概念与组成特点,而不是通过大量实例的罗 列而引出,这样做加强了抽象恿维的培养,也加强了与人工智能控制的联系。然后举三个例子介 绍开环控制、闭环控制、复合控制等概念。重点是反馈系统的原理、组成部件的阐述。动态过程 和对系统的性能要求只介绍初步概念 第二章介绍自动控制系统的数学模型,包括微分方程、传递函数和脉冲响应函数。强调了用 线性常系数微分方程描述的系统特点;叠加原理、时不变性、物理实现性;讲梅森公式时,直接使 用动态结构图,不引入信号流图,从而使梅森公式与动态结构图融为一体。为与现代科技接轨 在本次修订中,更换了与时代相应的实例,如汽车助力系统等。 第三章介绍时域分析方法,包括一、二阶系统的分析与计算,系统稳定性分析(劳思判据、赫 尔维茨判据),稳态误差分析、计算和一般规律。讲解稳态误差时,强调了拉普拉斯变换终值定 理的使用条件和内模的作用,使得数学的严谨性与物理概念一致,使学生避免了过去常犯的只想 到稳态误差而不首先考虑系统稳定性的片面思维习惯 第四章介绍根軌迹法,包括根轨迹方程与根轨迹的绘制法则,应用主导极点、偶极子等概念 近似分析系统的性能,零度根轨迹等内容。在根轨迹绘制法则中,将分离角的求法总结为简单 便于使用的法则,大大方便了学生学习。分析系统的性能强调用主导极点、偶极子等概念,不罗 列繁琐的近似估算公式。 第五章介绍频率域方法,包括频率特性及其图示方法、物理意义,奈奎斯特判据和对数判据。 为了加强系统频带的概念介绍了连续信号的频谱,开、闭环频率特性与系统性能的关系,以定性 分析的物理概念为主。删除了第一版教材中等M圆图、等N圆图和尼柯尔斯图等内容。 第六章介绍控制系统的校正设计,包括串联校正、反馈校正(超前校正、滞后校正、滞后-超 前校正、PID调节器)、复合校正。串联校正中将设计思想与设计方法分属两个教学小模块,便 于“重点讲设计思想,自学设计方法”这样的教学方式;校正设计方法中除讲述频率法、根轨迹法 外还归纳出“等效结构与等效传递函数方法”,即将给定结构等效为已知的典型结构进行对比分 析的方法;反馈校正的讲法中汲取了最初反馈放大器的研究结果,也充分吸收了20世纪80年 代多变量频率域的研究结果,使学生了解继承、发展的过程。复合控制一节中包括了多种形式的 补偿方案。此外,弱化与舍弃一些繁琐的、过去曾提倡的近似计算公式,提倡狸论、概念分析和计 算机辅助设计及数字仿真相结合的现代控制工程方法。 第七章介绍非线性系统分析,包括相平面法和描述函数法。 第八章介绍釆样系统理论,包括香农釆样定理、z变换、脉冲传递函数、系统分析等内容。稳 定性判据主要讲朱利判据;性能分析主要讲闭环极点位置与瞬态分量的对应关系;数字校正只讲 最小拍控制的概念。涉及数字系统的实际问题则放入“数字控制系统”课程中介绍,遊免重复。 第九章介绍了现代控制理论基础,包括状夵方程、可控性与可观性、极点配置和状态观测器、 系统稳定性等问题。集中讲述单变量线性时不变系统,对所有定理都给出了符合学生基础的严 格证明,使论述严谨。改变了很多教材中罗列多变量甚至时变系统的知识,但不给出证明的做 法,从而加强了基础,加强了逻辑思维与抽象思维的训练。例如对系统按可控性或可观测性分解 题给予了重视、对于可逆线性变换这一重要方法也作为一个重点来讲解与训练。 教材末有三个附录,分别为拉普拉斯变换、矩阵相似对角化和约当标准形、 MATLAB软件与 自动控制系统设计。附录部分应根据不同专业学生的需要,在课程教学的合适时问段安排一定 学时讲解。为了教学的方便,每章均有适当的习题。本次修订还补充了一定量的习题,使之更加 有利于创新思维的培养。教材最后附有部分习题的简单答案。 此外,本教材还配备有教学辅导教材、课件、网络支撑等立体化教学配套资料 本教材在取材和阐述方式上,注意了工程性,将实验教学环节和计算机辅助设讨融为一体, 贯穿全教材。在内容上贯彻了删繁就筒的原则,避免过分地引申和扩充。在叙述问题时,力求概 念明确、层次分明和遵循教学顺序。在例题和习题的编排上考虑了不同专业的背景,以供不同专 业在教学时选用。由于前六章与第七章、笫八章、第九章的内容有相对独立性,删除一些章节后 可供其他非控制类专业或成人教育和继续教育选用。 本教材由程鹏主编,参加编写的有:林岩(第一、二、九章)、王艳东(第三、四章)、邱红专(第 五、八章)、程鹏(笫六、七章)。附录由程鹇、王艳东编写,习题答案由邱红专、林岩提供。本教材 第一版是在北京航空航天大学内部使用教材的基础之上修订的,十余年来曾经多次修改,除了前 述同仁外,祁慧珍、于凤仙、赵平、沈程智、汪声远和王纪文等都曾经参加过本书的筹划和提供过 Ⅱ 初稿,在此表示感谢。 全书由北京联合大学孙虎章教授审阅,他提出了许多宝贵意见和建议,在此谨表诚挚的 谢意。 本教材在编写过程中还参考了许多院校专家们编写的教科书和习题集,在此表示感谢。 北京航空航天大学 程鹏 2009年9月 Ⅲ 第一版前言 目前,自动控制技术巳广泛地应用于工、农业生产,交通运输和国防建设。指导自动控制系 统分析和设计的控制理论也有了很大的发展,它的概念、方法和体系已经渗透到许多学科领域 在20世纪40和50年代中发展起来的经典控制理论至今仍被成功地应用于单变量定常系统的 分析和设计。在20世纪50年代末、20世纪60年代初发展起来的状态空间方法具有更广泛的 适用性,它可以用于多变量、定常或时变系统,所讨论的问题更复杂。为了适应高等工业院、校本 科生教学的需要,根据相应的教学大纲和学时安排,选取了经典控制理论和状态空间方法基础部 分作为内容,编写本教材。本书可供电子信息科学类、仪器仪表类、电气信息类、自动控制类一些 专业选用。 本教材在经典控制理论和状态空间方法这两部分内容的处理上,遵循“传统模式”,即将经 典理论与现代控制理论分开编写,主要是考虑到传统模式已经证明行之有效,并且可以继续采 用。另外,这两方面内容的数学基础不同,处理问题的思路不同,混编在一起有教学上的不便。 为了弥补传统編写模式的不足,建议在讲现代控制理论时能有意识地多联系经典控制理论 本书安排了九章内容。一至六章介绍经典线性理论,包括时域法、根轨迹法和频率城方法 第一章介绍自动控制的一般概念,首先从人工控制的过程引出自动控制系统应有的职能和部件 从而引出反馈系统的概念与组成特点,而不是通过大量实例的罗列而引出。然后举三个例子介 绍开环控制、闭环控制、复合控制等概悆。重点是反馈系统的原理、组成部件的阐述。动态过程 和对系统的性能要求只介绍初步概念。 第二章介绍自动控制系统的数学模型,包括微分方程、传递函数和脉冲响应函数。强调了用 线性常系数微分方程描述的系统特点:叠加原理、时不变性、物理实现性;讲梅森公式时,直接使 用动态结构图,不引入信号流图,从而使梅森公式与方框图融成一体 第三章介绍时域分析法,包括一、二阶系统的分析与计算,系统稳定性分析(劳思判据、赫尔 维茨判据),稳态误差分析、计算和一般规律。讲解稳态误差时,强调了拉氏变换终值定理的使 用条件和系统稳定性要求的关系,在讲消去稳态误差的条件时,强调了内模原理与稳定性要求, 使得数学的严谨性与物理概念一致。 第四章介绍根轨迹法,包括根轨迹方程与根轨迹的绘制法则,应用主导极点、偶极子等概念 近似分析系统的性能,广义根轨迹等内容。在根轨迹绘制法则中,将分离角的求法总结为简单、 便于使用的法则。分析系统的性能强调用主导极点、偶极孑等概念,不罗列繁琐的近似估算 公式。 第五章介绍频率域方法,包括频率特性及其图示方法、物理意义,奈奎斯特判据和对数判据。 为了加强系统频带的概念介绍了连续信号的频谱。开、闭环频率特性与系统性能的关系,以定性 分析的物理概念为主。 第六章介绍控制系统的校正设计,包括串联校正、反馈校正(超前校正、滞后校正、滞后-超 前校正、PID调节器)、复合校正。串联校正主要讲定性分析的物理概念,串联校正的理论设计方 法另节处理。反馈校正的讲法中汲取了最初反馈放大器的结果,也充分吸收了20世纪80年代 多变量频率域的结果,使得与后续结果一致。复合控制一节中包含了多种形式的初偿方案。 第七章介绍非线性系统理论,包括相平面法和描述函数法。 第八章介绍釆样系统理论,包括采样定理、z变换、脉冲传递函数、系统分析等內容;稳定性 判据主要介绍朱利判据;性能分析主要讲闭环极点位置与瞬态分量的对应关系;数字校正中讲最 小拍控制。 第九章介绍了现代控制理论基础,包括状恋方程、可控性与可观测性、极点巸置和状态观测 器、系统稳定性等问题。集中讲述单变量线性时不变系统,对所有定理都给岀了符合学生基础的 严格证明,使论述严谨,加强了逻辑思维与抽象思维的训练。 书末有三个附录,分别为拉普拉斯变换、矩阵相似对角化和约当标准形、 MATLAB语言与自 动控制系统设计。附录部分应根据不同专业学生的需要,在课程教学合适的时间安排一定学时 讲解。为了数学的方便,每章均有适当的习题,书末附有主要练习题的简单答案。 本书在取村和阐述方式上,注意了工程性,将实验教学环节和计算机辅助设计融合一体,贯 穿全书。在内容上贯彻了删繁就筒的原则,避免过分地引申和扩充。在叙述问题时,力求概念明 确、层次分明和遵循教学顺序。在例题和习题的编排上考虑了不同专业的背景,以供不同专业的 教学选用。由于前六章与第七章、笫八章、第九章的内容有相对独立性,删除一些章节后可供其 他非控制类专业或成人教育和继续教育选用 本教材由程鹏主编,参加编写的有:祁慧珍(第一、五章)、于凤仙(第二、四章、附录Ⅰ)、赵平 (第三章)、王艳东(第四章、附录Ⅲ)、邱红专(第八章)、程鹏(第六、七、九章、附录Ⅱ),全书习题 由邱红专提供了答案。由于本书是在北京航空航天大学内部使用教材的基础上修订的,十余年 来曾经多次修改,除了前述同仁外,沈程智、汪声远和王纪文等都曾经参加过本书的筹划和提供 过初稿,李昌隆为本书提供了图稿 本教材在编写过程中参考了许多院校专家们编写的教科书和习题集,在此表示感谢。 北京航空航天大学 程鹏 200年12月 目录 第一章自动控制的一般概念 §5-6系统闭环频率特性与阶跃响应 §1-1自动控制的任务… 的关系…… 178 §1-2自动控制的基本方式… §5-7开环频率特性与系统阶跃响应 §1-3对控制系统的性能要求 10 的关系 181 习题 习题 第二章自动控制系统的数学模型……13第六章控制系统的校正 控制系统微分方程的建立 §6-1系统校正设计基础 非线性微分方程的线性化 §6-2串联校正 195 传递函数 21 §6-3串联校正的理论设计方法 §2-4动态结构图 §6-4反馈校正 §2-5系统的脉冲响应函数 45 §6-5复合校正 209 §2-6典型反馈系统的几种传递函数 47 习题 习题 49第七章非线性系统分析 2 第三章时域分析法 §7-1非线性问题概述 218 §3-1时域分析基础 §7-2常见非线性因素对系统运动特 阶系统分析与计算 性的影响 222 3-3系统稳定性分析 74 相平面法基础 229 3-4稳态误差分析与计算 87-4非线性系统的相轨迹分析 237 习题 §7-5描述函数 247 第四章根轨迹法 §7-6用描述函数法分析非线性系统255 §4-1根轨迹与根轨迹方程… 习题 266 绘制根轨迹的基本法则 103第八章采样系统理论 269 开环零、极点变化时的根轨迹 120 §8-1采样过程与采样定理 270 §4-4零度根轨迹 124 §8-2信号的恢复与零阶保持器 274 §4-5系统闭环零、极点分布与阶跃 §8-3z变换与z反变换 276 响应的关系 127 §8-4脉冲传递函数 285 §4-6系统阶跃响应的根轨迹分析……133 8-5采样系统的性能分析 290 习 137 88-6釆样系统的数字校正 第五章频率域方法 I41 习题 298 §5-1从傅里叶级数到傅里叶变换 141第九章状态空间分析方法 §5-2频率特性…… §9-1状态空间方法基础 §5-3典型环节的频率特性 147 9-2线性系统的可控性和可观测性…320 §5-4系统的开环频率特性 160 9-3状态反馈与状态观测器 §5-5频率稳定判据 §9-4有界输人、有界输出稳定性 353 §9-5李雅普诺夫第二方法 355附录 M MATLAB软件与自动 习题 控制系统设计 382 附录Ⅰ拉普拉斯变换…… 364 部分习题答案 附录Ⅱ矩阵相似对角化和约当 参考文献 标准形… ∴377

...展开详情
试读 127P 自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编
立即下载 低至0.43元/次 身份认证VIP会员低至7折
一个资源只可评论一次,评论内容不能少于5个字
观海ao pdf书。记得百度文库也有,还不要积分
2014-06-16
回复
您会向同学/朋友/同事推荐我们的CSDN下载吗?
谢谢参与!您的真实评价是我们改进的动力~
  • 分享精英

关注 私信
上传资源赚钱or赚积分
最新推荐
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编 49积分/C币 立即下载
1/127
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第1页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第2页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第3页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第4页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第5页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第6页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第7页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第8页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第9页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第10页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第11页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第12页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第13页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第14页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第15页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第16页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第17页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第18页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第19页
自动控制原理 (第二版) 程鹏 主编第20页

试读结束, 可继续阅读

49积分/C币 立即下载 >