自动控制原理 程鹏第二版PDF电子书免费下载

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  教材中全面系统地介绍了自动控制理论的基本内容和分析研究方法,包括系统数学模型的建立,分析系统的时域法根轨迹法和频率域方法,线性系统的校正设计;采样系统理论;非线性系统理论,包括相平面法和描述函数法;现代控制理论基础,包括状态方程、可控性与可观测性、极点配置和状态观测器、系统稳定性等问题;附录中有拉普拉斯变换、矩阵相似对角化和约当标准形、MATLAB软件应用的基础知识。每章均有适当的习题,教材末给出了部分习题解答。

  本教材可作为高等学校电子信息科学类、仪器仪表类、电气信息类、自动控制类等专业的教材,也可作为成人教育和继续教育的教材,还可以作为科技人员的参考用书。

  本教材安排了九章内容。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,这样做加强了抽象思维的培养,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。

  第四章介绍根轨透法,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园图、等N國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,提倡理论、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。

  第八章介绍采样系统理论,包括香农采样定理、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,避免重复。

  第九章介绍了现代控制理论基础,包括状态方程、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问题给予了重视、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。

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