本書全面介紹了經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的基本原理和典型分析方法。
本書從基本概念和分析入手，結(jié)合實(shí)際，以控制系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合為基礎(chǔ)，分析時(shí)域、根軌跡和頻域上系統(tǒng)“快、準(zhǔn)、穩(wěn)”的特性，以直觀的物理概念、多方式的教學(xué)手段，解釋系統(tǒng)參數(shù)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，詳細(xì)介紹了根據(jù)控制指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析和參數(shù)整定、完成控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。全書共9章，內(nèi)容包括緒論、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析、線性系統(tǒng)的根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻域分析法、控制系統(tǒng)的校正、線性離散控制系統(tǒng)分析、非線性控制系統(tǒng)分析、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合。
本書可作為普通高校自動(dòng)化類、電氣類、電子信息類、儀器類、機(jī)械類、人工智能等專業(yè)的本科生教材，也可作為自動(dòng)化領(lǐng)域工程技術(shù)人員的參考用書。
★ 為了配合教學(xué)和自學(xué)，本書配有在線課程資源，包括講課視頻、PPT、習(xí)題等資源，可供讀者使用， 資源提取地址為(https：//www.icourse163.org/spoc/course/GLIET-1464795170。
隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也得到了空前的飛速發(fā)展，逐漸滲透到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。目前，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、化工、冶金、軍事、交通、航空航天、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域，極大地提高了社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了人們的勞動(dòng)環(huán)境，提高了人民的生活水平。 “工業(yè)4.0”概念和“中國制造2025”規(guī)劃中， 都明確提出自動(dòng)控制技術(shù)將進(jìn)一步向智能化、高精化、遠(yuǎn)程化和綜合化方向發(fā)展。自動(dòng)控制將成為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)能降耗、快速應(yīng)變、整體優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)。
“自動(dòng)控制原理”課程介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理和基本要求， 自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模及常用分析和設(shè)計(jì)方法。該課程具有一般方法論的特點(diǎn)，從基本概念和分析入手，結(jié)合實(shí)際，以控制系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合為基本，分析時(shí)域、根軌跡和頻域上系統(tǒng)“快、準(zhǔn)、穩(wěn)”的特性；以直觀的物理概念、多方式的教學(xué)手段，解釋系統(tǒng)參數(shù)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，根據(jù)控制指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析和參數(shù)整定，完成控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。該課程是解決實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)工程問題的理論基礎(chǔ)，也是研究系統(tǒng)的建立、分析與設(shè)計(jì)的核心課程。
本書在編寫中力求做到內(nèi)容簡潔而經(jīng)典，深入淺出，較為系統(tǒng)地介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、控制理論基礎(chǔ)、控制系統(tǒng)的分析與綜合方法，盡量避免抽象的理論分析和公式推導(dǎo)，以幫助讀者理解和掌握自動(dòng)控制原理知識(shí)。本書是作者根據(jù)自己多年授課及選用教材的經(jīng)驗(yàn)，考慮目前自動(dòng)化專業(yè)國家級(jí)一流本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案和一流課程建設(shè)需求而編寫的。全書立足自動(dòng)控制的基礎(chǔ)理論與概念，注重知識(shí)的完整性與系統(tǒng)性，既全面介紹了經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的理論基礎(chǔ)與基本原理， 同時(shí)又突出體現(xiàn)了經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的發(fā)展演變以及它們的融會(huì)貫通，旨在使讀者從科學(xué)方法論的高度上掌握系統(tǒng)與連貫的知識(shí)，提高分析問題與解決問題的能力，從而可以從更全面、更客觀的視角認(rèn)識(shí)世界。本書共9章，前8章著重介紹經(jīng)典控制理論及其應(yīng)用，第9章介紹現(xiàn)代控制理論的相關(guān)知識(shí)。在編寫過程中，作者參考了許多優(yōu)秀的文獻(xiàn)資料，在此特向這些參考文獻(xiàn)的作者表示誠摯的謝意！
本書可作為普通高校自動(dòng)化類、電氣類、電子信息類、儀器類、機(jī)械類、人工智能等相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為自動(dòng)控制相關(guān)教學(xué)、科研人員的參考書。由于編者水平有限，書中疏漏和不妥之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者不吝指正。
伍錫如
2021年12月
第1章 緒論 1
1.1 自動(dòng)控制發(fā)展簡介 1
1.2 自動(dòng)控制的基本概念 4
1.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 8
1.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型 9
1.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析 11
1.6 自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本要求 11
習(xí)題 12
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 16
2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的微分方程 16
2.2 控制系統(tǒng)的復(fù)數(shù)域數(shù)學(xué)模型 25
2.3 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 44
2.4 信號(hào)流圖和梅森增益公式 50
習(xí)題 55
第3章 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析 61
3.1 輸入信號(hào)和時(shí)域性能指標(biāo) 61
3.2 一階系統(tǒng)的時(shí)域分析 66
3.3 二階系統(tǒng)的時(shí)域分析 68
3.4 高階系統(tǒng)的時(shí)域分析 77
3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 78
3.6 線性系統(tǒng)的誤差分析 89
習(xí)題 97
第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法 101
4.1 概述 101
4.2 繪制根軌跡的一般方法 105
4.3 廣義根軌跡 118
4.4 系統(tǒng)性能分析 129
習(xí)題 132
第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析法 135
5.1 頻率特性的基本概念 135
5.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性 140
5.3 頻率域穩(wěn)定判據(jù) 157
5.4 穩(wěn)定裕度 170
5.5 閉環(huán)頻率特性 173
習(xí)題 174
第6章 控制系統(tǒng)的校正 178
6.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正問題 178
6.2 串聯(lián)校正 184
6.3 反饋校正 197
6.4 復(fù)合校正 200
習(xí)題 202
第7章 線性離散控制系統(tǒng)分析 206
7.1 離散控制系統(tǒng)的基本概念 206
7.2 信號(hào)的采樣與保持 206
7.3 Z變換 214
7.4 離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 222
7.5 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 230
7.6 離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析 238
7.7 離散控制系統(tǒng)的最少拍校正 242
習(xí)題 249
第8章 非線性控制系統(tǒng)分析 252
8.1 非線性系統(tǒng)概述 252
8.2 相平面法 255
8.3 描述函數(shù)法 269
習(xí)題 277
第9章 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合 281
9.1 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 281
9.2 線性定常系統(tǒng)的可控性與可觀測(cè)性 303
9.3 線性定常系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測(cè)器 315
9.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析 325
習(xí)題 340
參考文獻(xiàn) 343
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