控制工程基礎(chǔ)及MATLAB實踐/普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材
定 價：32 元
- 作者：張若青，羅學科，王民 著
- 出版時間：2008/3/1
- ISBN：9787040230055
- 出 版 社：高等教育出版社
- 中圖法分類：TP13
- 頁碼：400
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：16開
《控制工程基礎(chǔ)及MATLAB實踐》包括控制理論的基本概念、控制系統(tǒng)的時域建模、頻域描述、時域分析、反饋控制系統(tǒng)性能、根軌跡分析、頻域分析發(fā)、控制系統(tǒng)設計、狀態(tài)空間基礎(chǔ)以及線性離散系統(tǒng)分析等基本內(nèi)容。
本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是為適應機械類專業(yè)學生學習控制理論而編寫的，也適用于對控制理論有興趣并希望盡快掌握其基本內(nèi)容的工程師、學生等對象。
控制理論自建立以來，經(jīng)歷了經(jīng)典控制論、現(xiàn)代控制理論、智能控制理論等階段，并且不斷地與新理論、新技術(shù)相結(jié)合，始終保持著旺盛的生命力。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，控制理論已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個方面，在機械工程領(lǐng)域，控制理論更是得到了廣泛的應用。
針對機械行業(yè)的特點與要求，考慮到機械專業(yè)學生的特點，在總結(jié)多年教學經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外同類優(yōu)秀教材的經(jīng)驗，與多家院校教師合作，組織編寫了這部教材。本書覆蓋了經(jīng)典控制理論的基本內(nèi)容，同時也為進一步掌握現(xiàn)代控制理論準備了基本知識。
建立數(shù)學模型是掌握控制理論的難點之一，本書不僅在數(shù)學模型建立部分主要講述了機械系統(tǒng)建模方法，還在各章實例分析中，采用大量的與實際生活及現(xiàn)代科技密切相關(guān)的實例，以期引起讀者的廣泛興趣，使讀者在充分闡述建立數(shù)學模型的思想與方法的同時，深刻領(lǐng)會控制理論應用的普遍性與重要性。
本書在理論闡述方面力求簡潔扼要，同時在對系統(tǒng)進行分析與設計時，不拘泥于模型的形式，針對問題，將時域、狀態(tài)空間以及頻域等各種形式的模型自如運用于系統(tǒng)分析中。
本書將運用MATLAB語言進行系統(tǒng)性能分析的思想融入各個章節(jié)之中。由MATLAB生成的圖形使所要闡述的問題形象化、數(shù)字化，一些簡單但費時的數(shù)學運算可以利用MATLAB來完成，在充分利用這一數(shù)學工具的同時，更加深刻理解控制理論的各種概念與設計思想。
本書的各個章節(jié)之間的獨立性較強，可以根據(jù)實際需要進行選擇。由于計算機技術(shù)越來越廣泛地應用于實際工業(yè)系統(tǒng)中，因此狀態(tài)空間理論與離散系統(tǒng)的知識的掌握就不可避免，這兩部分的內(nèi)容可以根據(jù)實際情況選擇自學。本書所需學時數(shù)可以在40-64學時之間酌情選擇。
本書由張若青、羅學科、王民主編。參加本書編寫的有：樊瑞（第1章）、羅學科（第2章）、張若青（第3—5章、第8章）、胡敦利（第6章）、王民（第7章）、徐繼寧（第9章、第10章）。全書由張若青修改定稿。
本書由北京航空航天大學博士生導師裘麗華教授審閱，她對本書提出了許多寶貴意見，在此表示衷心的感謝。
由于編者水平所限。書中難免有不少缺點和錯誤，敬請廣大讀者與專家批評指正。
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 控制理論的發(fā)展歷史
1.3 控制系統(tǒng)的基本概念
1.3.1 控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成
1.3.2 控制系統(tǒng)的分類
1.3.3 控制系統(tǒng)的質(zhì)量指標
1.4 機電控制系統(tǒng)實例
1.5 MATLAB基礎(chǔ)
1.5.1 MATLAB簡介
1.5.2 MATLAB主要特點
習題
第2章 控制系統(tǒng)的時域模型
2.1 物理系統(tǒng)的微分方程
2.2 小偏差線性化
2.2.1 問題的提出
2.2.2 線性化
2.3 狀態(tài)與狀態(tài)方程
2.3.1 狀態(tài)與狀態(tài)變量
2.3.2 狀態(tài)方程
2.4 機械系統(tǒng)數(shù)學模型的建立
2.4.1 機械平移系統(tǒng)
2.4.2 機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)
2.4.3 機械傳動系統(tǒng)
2.5 其他系統(tǒng)建模
2.6 小結(jié)
習題
第3章 控制系統(tǒng)的復數(shù)域描述
3.1 拉氏變換
3.1.1 拉氏變換的定義
3.1.2 拉氏變換的性質(zhì)
3.1.3 拉氏逆變換
3.1.4 拉氏變換的應用
3.1.5 MATLAB求解拉氏變換與拉氏逆變換
3.2 傳遞函數(shù)
3.2.1 傳遞函數(shù)的基本概念
3.2.2 關(guān)于傳遞函數(shù)的幾點說明
3.2.3 傳遞函數(shù)陣
3.3 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖
3.3.1 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的基本元素
3.3.2 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡
3.4 信號流圖
3.4.1 信號流圖的基本元素
3.4.2 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖與信號流圖之間的轉(zhuǎn)換
3.4.3 梅森公式
3.4.4 基于MATLAB的結(jié)構(gòu)圖變換仿真
3.5 典型環(huán)節(jié)與控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
3.5.1 典型環(huán)節(jié)
3.5.2 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
3.6 機電控制系統(tǒng)中的傳感器與直流電動機
3.6.1 傳感器與編碼器
3.6.2 執(zhí)行電動機
3.7 實例分析
3.8 小結(jié)
習題
第4章 控制系統(tǒng)的時域響應
4.1 時域響應的性能指標
4.1.1 典型測試信號
4.1.2 時域性能指標
4.2 一階系統(tǒng)分析
4.2.1 單位階躍響應分析
4.2.2 單位斜坡響應分析
4.2.3 單位脈沖響應分析
4.2.4 特征根的分布與響應形式之間的關(guān)系
4.3 二階系統(tǒng)分析
4.3.1 單位階躍響應
4.3.2 單位階躍響應的性能指標
4.3.3 單位斜坡響應
4.3.4 特征根分布與。向應形式之間的關(guān)系
4.4 增加零、極點對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響
4.4.1 單位反饋系統(tǒng)增加前向通路極點
4.4.2 單位反饋系統(tǒng)增加前向通路零點
4.4.3 閉環(huán)系統(tǒng)增加極點
4.4.4 閉環(huán)系統(tǒng)增加零點
4.5 高階系統(tǒng)近似
4.6 狀態(tài)空間模型的時域響應分析
4.7 MATLAB環(huán)境下時域響應分析
4.8 穩(wěn)定性分析
4.8.1 穩(wěn)定性概念
4.8.2 代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)
4.8.3 相對穩(wěn)定性
4.9 實例分析
4.1 0小結(jié)
習題
第5章 反饋控制系統(tǒng)的性能
5.1 穩(wěn)態(tài)誤差
5.1.1 非線性與誤差
5.1.2 誤差的基本概念
5.1.3 典型輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差
5.1.4 穩(wěn)態(tài)誤差與閉環(huán)傳遞函數(shù)之間的關(guān)系
5.2 反饋與參數(shù)魯棒性
5.2.1 參數(shù)靈敏度
5.2.2 反饋控制系統(tǒng)中的干擾信號
5.2.3 反饋的副作用
5.3 指標函數(shù)與最優(yōu)系統(tǒng)
5.3.1 時域法
5.3.2 頻域法
5.4 實例分析
5.5 小結(jié)
習題
第6章 根軌跡分析
6.1 基本概念
6.1.1 根軌跡
6.1.2 根軌跡方程
6.2 根軌跡繪制法則
6.3 根軌跡繪制舉例
6.4 其他形式的根軌跡
6.4.1 正反饋系統(tǒng)的根軌跡
6.4.2 非最小相位系統(tǒng)的根軌跡
6.4.3 參數(shù)根軌跡
6.5 根軌跡分析
6.6 MATLAB環(huán)境下根軌跡的繪制
6.7 實例分析
6.8 小結(jié)
習題
第7章 頻域分析法
7.1 頻率特性的概念
7.1.1 頻率特性的物理意義
7.1.2 頻率特性的數(shù)學意義
7.1.3 頻率特性的表示方法
7.1.4 頻率特性的性能指標
7.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
7.2.1 比例環(huán)節(jié)
7.2.2 積分環(huán)節(jié)
7.2.3 微分環(huán)節(jié)
7.2.4 慣性環(huán)節(jié)
7.2.5 一階微分環(huán)節(jié)
7.2.6 二階振蕩環(huán)節(jié)
7.2.7 二階微分環(huán)節(jié)
7.2.8 一階不穩(wěn)定環(huán)節(jié)
7.2.9 延遲環(huán)節(jié)
7.3 控制系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性
7.3.1 開環(huán)幅相特性
7.3.2 開環(huán)對數(shù)頻率特性
7.4 頻率特性的測試方法
7.5 頻域穩(wěn)定性判據(jù)
7.5.1 米哈伊洛夫定理
7.5.2 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)
7.5.3 關(guān)于原點處極點或零點的處理
7.5.4 穩(wěn)定性判據(jù)的對數(shù)形式
7.5.5 條件穩(wěn)定系統(tǒng)
7.5.6 多回路系統(tǒng)
7.6 穩(wěn)定裕度
7.7 系統(tǒng)頻域響應與時域響應的關(guān)系
7.7.1 典型二階系統(tǒng)時域響應與頻域響應的關(guān)系
7.7.2 一般系統(tǒng)時域響應與頻域響應之間的關(guān)系
7.7.3 開環(huán)頻率特性與閉環(huán)頻率特性之間的關(guān)系
7.8 基于MATLAB的頻域分析
7.9 實例分析
7.1 0小結(jié)
習題
第8章 控制系統(tǒng)設計
8.1 性能指標與設計方法
8.2 校正方式
8.3 串聯(lián)校正網(wǎng)絡
8.3.1 超前校正網(wǎng)絡
8.3.2 滯后校正網(wǎng)絡
8.3.3 滯后一超前校正網(wǎng)絡
8.4 超前校正網(wǎng)絡設計
8.4.1 超前校正網(wǎng)絡的頻域設計
8.4.2 超前校正網(wǎng)絡的根軌跡設計
8.5 滯后校正網(wǎng)絡設計
8.5.1 滯后校正網(wǎng)絡的頻域設計
8.5.2 滯后校正網(wǎng)絡的根軌跡設計
8.6 實例分析
8.7 小結(jié)
習題
第9章 狀態(tài)空間法基礎(chǔ)
9.1 引論
9.2 狀態(tài)空間表達式的建立
9.2.1 由結(jié)構(gòu)圖模型建立狀態(tài)空間表達式
9.2.2 由傳遞函數(shù)模型建立狀態(tài)空間表達式
9.3 狀態(tài)變換
9.3.1 狀態(tài)向量的非唯一性及特征值不變性
9.3.2 常用標準型
9.3.3 MATLAB下建立狀態(tài)空間模型
9.4 系統(tǒng)能控性和能觀性
9.4.1 能控性
9.4.2 能觀性
9.4.3 單輸入系統(tǒng)的能控標準型和能觀標準型
9.4.4 系統(tǒng)能控性與能觀性的對偶原理
9.4.5 基于MATLAB的能控性與能觀性分析
9.5 李雅普諾夫穩(wěn)定性與判別方法
9.5.1 李雅普諾夫的穩(wěn)定性定義
9.5.2 李雅普諾夫的穩(wěn)定性判據(jù)
9.5.3 線性定常系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
9.5.4 基于MATLAB的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
9.6 線性定常系統(tǒng)的設計與綜合；
9.6.1 狀態(tài)反饋實現(xiàn)極點配置
9.6.2 最優(yōu)控制系統(tǒng)的設計
9.6.3 狀態(tài)觀測器及其應用
9.7 實例分析
9.8 小結(jié)
習題
第10章 線性離散系統(tǒng)分析
10.1 引論
10.2 信號的采樣與復現(xiàn)
10.2.1 采樣過程與采樣定理
10.2.2 信號保持
10.2.3 A／D轉(zhuǎn)換器和D／A轉(zhuǎn)換器
10.3 z變換理論
10.3.1 差分與差分方程
10.3.2 z變換的定義
10.3.3 z變換的方法
10.3.4 z變換的性質(zhì)
10.3.5 z逆變換
10.4 脈沖傳遞函數(shù)
10.4.1 離散系統(tǒng)的數(shù)學定義
10.4.2 脈沖傳遞函數(shù)
10.5 離散系統(tǒng)響應的求解
10.5.1 z變換方法求解差分方程
10.5.2 利用MATLAB求解離散響應
10.6 線性定常離散系統(tǒng)的分析
10.6.1 線性離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性
10.6.2 離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差
10.6.3 離散系統(tǒng)動態(tài)特性分析
10.6.4 用LTIVicwer對離散控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析
10.7 實例分析
10.8 小結(jié)
習題
參考文獻
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