自動控制原理與系統

《自動控制原理與系統(第2版)》由葉明超、黃海主編，介紹了經典控制理論的基本概念、基本理論和控制系統的基本分析方法及實際應用。主要內容有：自動控制的基本概念、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析法和頻域分析法、控制系統的校正、直流調速系統、直流脈寬調速系統、位置隨動系統、交流變頻調速系統、控制系統實例介紹等。各章均配有內容提要、小結和大量習題。

本書中給出了大量的應用實例，並針對實例中的問題由淺入深地給出瞭解決方法。全書力求突出物理概念、定性分析，迴避煩瑣的數學推導，敍述深入淺出，通俗易懂。

《自動控制原理與系統(第2版)》可作為普通高校電氣技術、自動化技術、機電一體化技術以及電子技術等電類專業學生的教學用書，也可作為從事自動化工作的工程技術人員的參考用書。 ^[1] 

第1章　自動控制的基本概念

1.1 自動控制理論概述

1.2 簡要歷史

1.3 自動控制系統的組成

1.3.1 人工控制與自動控制

1.3.2 自動控制的基本概念與組成

1.3.3 系統術語

1.3.4 自動控制系統的方塊圖表示

1.4 自動控制系統的分類

1.4.1 開環控制系統和閉環控制系統

1.4.2 定值、隨動和程序控制系統

1.4.3 線性和非線性控制系統

1.4.4 連續和離散控制系統

1.4.5 單變量和多變量控制系統

1.5 自動控制系統舉例

1.5.1 温度控制系統

1.5.2 位置隨動系統

1.5.3 自動調速系統

1.6 自動控制系統的基本要求

1.7 本課程的學習任務與學習要求

本章小結

習題1

第2章　拉普拉斯變換及其應用

2.1 拉氏變換的概念

2.2 拉氏變換的運算定理

2.3 拉氏反變換

2.4 拉氏變換應用舉例

本章小結

習題2

第3章　自動控制系統的數學模型

3.1 控制系統的微分方程

3.1.1 控制系統微分方程的建立

3.1.2 控制系統微分方程的求解

3.2 傳遞函數

3.2.1 傳遞函數的定義

3.2.2 傳遞函數的求取

32.3 傳遞函數的性質

3.3 控制系統的動態結構圖

3.3.1 動態結構圖的組成與畫法

3.3.2 動態結構圖的等效變換及化簡

3.3.3 用公式法求傳遞函數

3.4 典型環節的數學模型及階躍響應

3.4.1 典型環節的數學模型

3.4.2 典型環節的傳遞函數及階躍響應

3.5 控制系統的傳遞函數

本章小結

習題3

第4章　控制系統的時域分析法

4.1 典型控制過程及性能指標

4.1.1 典型初始狀態

4.1.2 典型輸入信號

4.1.3 階躍響應的性能指標

4.2 一階系統的時域分析

4.3 二階系統的時域分析

4.4 系統穩定性分析

4.4.1 穩定的基本概念

4.4.2 線性系統穩定的充分必要條件

4.4.3 勞斯穩定判據

4.4.4 兩種特殊情況

4.4.5 勞斯穩定判據在系統分析中的應用

4.5 穩態性能的時域分析

4.5.1 穩態誤差的基本概念

4.5.2 系統類型

4.5.3 參考輸入信號作用下的穩態誤差

4.5.4 擾動輸入信號作用下的穩態誤差

本章小結

習題4

第5章　控制系統的頻域分析法

5.1 頻率特性的概念

5.1.1 頻率特性的基本概念

5.1.2 頻率特性與傳遞函數的關係

5.1.3 頻率特性的性質

5.1.4 頻率特性的圖形表示方法

5.2 典型環節的伯德圖

5.2.1 比例環節

5.2.2 積分環節

5.2.3 微分環節

5.2.4 慣性環節

5.2.5 比例微分環節

5.2.6 振盪環節

5.2.7 一階不穩定環節

5.2.8 最小相位系統的概念

5.3 系統開環對數頻率特性曲線的繪製

5.3.1 系統開環對數頻率特性曲線繪製的一般步驟

5.3.2 開環對數頻率特性曲線繪製舉例

5.4 系統穩定性的頻域分析

5.4.1 對數頻率穩定判據

5.4.2 穩定裕量

5.5 動態性能的頻域分析

5.5.1 三頻段的概念

5.5.2 典型系統

本章小結

習題5

第6章　自動控制系統的校正

6.1 常用校正裝置

6.1.1 無源校正裝置

6.1.2 有源校正裝置

6.2 串聯校正

6.2.1 串聯比例校正

6.2.2 串聯比例微分校正

6.2.3 串聯比例積分校正

6.2.4 串聯比例積分微分校正

6.3 反饋校正

6.4 前饋控制的概念

本章小結

習題6

第7章　直流調速系統

7.1 直流調速系統概述

7.1.1 直流調速系統的基本概念

7.1.2 直流調速的三種方式

7.1.3 調壓調速的三種主要形式

7.1.4 直流調速系統的性能指標

7.2 單閉環直流調速系統

7.2.1 閉環調速系統常用調節器

7.2.2 單閉環直流調速系統

7.2.3 無靜差調速系統概述及積分控制規律

7.3 帶電流截止負反饋的閉環調速系統

7.3.1 電流截止負反饋的引入

7.3.2 帶電流截止負反饋的閉環調速系統靜特性

7.3.3 帶電流截止負反饋的閉環調速系統啓動過程

7.4 閉環調速系統設計實例

本章小結

習題7

第8章　PWM直流脈寬調速系統

8.1 直流脈寬調製電路的工作原理

8.1.1 不可逆、無制動力PwM變換器

8.1.2 不可逆、有制動力PwM變換器

8.1.3 可逆PWM變換器

8.2 脈寬調速系統的控制電路

8.2.1 直流脈寬調製器

8.2.2 邏輯延時電路

8.2.3 基極驅動電路和保護電路

8.3 PwM直流調速裝置的系統分析

8.3.1 總體結構

8.3.2 PwM脈寬調製變換器的傳遞函數

8.3.3 系統分析

8.4 由PwM集成芯片組成的直流脈寬調速系統實例

8.4.1 SGl731芯片簡介

8.4.2 由sGl731組成的直流調速系統。本章小結

習題8

第9章　位置隨動系統

9.1 位置隨動系統組成及其基本特徵

9.1.1 位置隨動系統的組成

9.1.2 位置隨動伺服系統的分類

9.1.3 隨動伺服系統的控制方式

9.2 位置伺服系統的部件功能及工作原理

9.2.1 位置檢測元件

9.2.2 執行元件

9.2.3 相敏整流與濾波電路

9.2.4 放大電路

9.3 位置隨動伺服系統的控制特點與實例分析

9.3.1 系統組成原理圖

9.3.2 系統組成框圖

9.3.3 系統自動調節過程

9.4 位置伺服系統的控制性能分析與校正設計

9.4.1 系統的穩態性能分析

9.4.2 系統的動態性能分析

本章小結

習題9

第10章　異步交流電動機變頻調速系統

10.1 交流變頻調速的基本概念

10.1.1 交流調速系統簡介

10.1.2 交流變頻調速的基本控制方式

10.2 標量控制的變頻調速系統

10.2.1 控制輸出電壓的方式

10.2.2 U/F比例控制方式

10.2.3 轉差頻率控制方式

10.3 矢量控制的調速系統

10.3.1 基於轉差頻率控制的矢量控制方式

10.3.2 無速度傳感器的矢量控制方式

10.4 脈寬調製型交流變頻調速系統

10.4.1 PWM型變頻器工作原理

10.4.2 PwM型變頻調速系統的主電路

10.4.3 PwM型變頻調速系統的控制電路

本章小結

習題10

第11章　複雜自控系統建模實例——兩輪自平衡小車

11.1 兩輪自平衡小車簡介

11.2 兩輪自平衡小車的工作原理

11.3 倒立擺的分類及研究的意義

11.3.1 倒立擺的分類

11.3.2 倒立擺研究的意義

11.4 倒立擺模型——複雜控制系統的研究方法

11.4.1 控制理論的發展歷程及系統控制的基本方法

11.4 ，2非線性系統的線性化方法

11.5 自平衡小車的硬件組成及建模分析

11.5.1 自平衡小車的系統結構

11.5.2 自平衡小車系統的硬件組成及實現

11.6 兩輪自平衡小車的建模

11.6.1 小車車體的運動分析

11.6.2 動力學建模

11.7 系統非線性模型的線性化

11.7.1 基於泰勒級數的近似線性化方法求解過程

11.7.2 對具體兩輪自平衡小車的近似化線性模型

11.8 不同的線性化模型的Matlab性能仿真比較

11.8.1 兩種模型的可控角範圍比較

11.8.2 在可控範圍內的性能比較

11.8.3 系統抗干擾能力的比較

11.8.4 靈敏度的比較

本章小結

附錄

附錄一自動控制原理虛擬實驗系統的開發與應用

附錄二自動控制技術常用術語中、英文對照

參考文獻 ^[1]