发布网友 发布时间:2024-10-05 13:33
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热心网友 时间:2024-10-20 10:43
自动控制原理及应用旨在深入探讨自动控制系统的基本概念、原理、分析方法及应用技术。本书系统地介绍了自动控制系统的相关知识,包括发展概述、控制系统工作原理、类型、稳定性分析、误差分析、综合校正、离散控制系统以及状态空间分析与设计等核心内容。本书内容丰富,结构清晰,为读者提供了全面的自动控制理论学习和实践应用指南。
第一章绪论部分,详细阐述了自动控制的发展历程及其重要性,介绍了控制系统的工作原理和基本类型,为后续章节提供了坚实的基础。通过讨论开环控制系统与闭环控制系统、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统、连续控制系统与离散控制系统、线性控制系统与非线性控制系统以及单变量控制系统与多变量控制系统,本书对自动控制系统进行了全方位的分类和解读。
第二章深入探讨了线性控制系统的运动方程及模型描述。从传递函数的概念出发,详细解析了典型环节及其传递函数,进一步介绍了线性控制系统的数学模型,包括电气系统、机械系统、工业过程装置、检测与执行装置的数学模型。通过框图和信号流图的介绍,以及MATLAB在数学模型描述中的应用,本书为读者提供了直观的模型构建和分析方法。
第三章则集中于连续控制系统的时域和频域分析方法,包括典型输入信号、控制系统的瞬态响应、根轨迹分析法、频域分析法以及MATLAB在时域和频域分析中的应用。通过这些分析方法,本书帮助读者理解了系统在不同条件下的动态行为和稳定性。
第四章重点讲解了闭环控制系统的稳定性分析,引入了劳斯稳定判据、奈奎斯特稳定判据、伯德图的稳定性分析等关键概念,以及MATLAB在稳定性判断中的应用。这些工具和方法对于评估系统稳定性和设计控制系统具有重要意义。
第五章聚焦于闭环控制系统的误差分析,探讨了稳态误差的计算、误差传递函数、控制系统的结构类型以及减少稳态误差的措施。通过这些分析,本书为设计具有良好稳态性能的控制系统提供了理论依据。
第六章介绍了闭环控制系统的综合校正技术,包括基于根轨迹的超前校正与滞后校正、基于伯德图的校正方法,以及PID控制器的特性分析和应用。PID控制器参数对控制过程的影响,以及系统根轨迹、频率特性稳定裕量的改善,都是本书讨论的关键内容。
第七章详细阐述了离散控制系统,包括信号的采样和保持、Z变换、离散系统的数学描述、分析与设计方法,以及MATLAB在离散系统中的应用。这些内容对于理解数字控制系统的理论和实践具有重要价值。
第八章介绍了控制系统的状态空间分析与设计,从状态空间描述的基本概念出发,深入探讨了状态方程的解法、能控性和能观性概念、状态反馈与极点配置、状态重构与状态观测器,以及MATLAB在状态空间法中的应用。状态空间分析提供了系统分析和设计的现代方法,对于复杂系统的控制具有广泛应用前景。
本书通过丰富的理论知识和实际应用案例,为读者提供了系统而全面的自动控制理论学习资源,不仅适合自动化、电子工程、计算机科学等相关专业学生,也适用于工程技术人员和科研人员,为他们提供了一套实用的自动控制知识体系。