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內容簡介

　　 《自動控製理論》為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。《自動控製理論》係統地介紹瞭經典控製理論的基本理論和基本方法，包括控製係統建模、綫性定常連續係統的時域分析法、根軌跡法和頻域分析法；利用頻率法和根軌跡法進行係統校正，以達到期望的性能。書中同時較詳細地介紹瞭綫性定常離散控製係統的建模、係統分析和校正的基本理論和方法。對於非綫性係統，介紹瞭應用相平麵法和描述函數法分析係統性能以及常用的改進控製係統性能的基本方法。
《自動控製理論》的內容闡述循序漸進，富有啓發性；論證與實例配閤緊密；注意各章節之間內容的銜接，可讀性強，便於自學；重視理論聯係實際，各章配有MATLAB仿真實例。
《自動控製理論》可作為自動化、電氣工程及其自動化、計算機科學與技術、電子信息工程、測控技術等專業本科生教材，也可供從事這些領域的工程技術人員參考。

作者簡介

王孝武，1935年11月齣生。教授。1961年畢業於哈爾濱工業大學電機係工業自動化專業，1961年7月起在閤肥工業大學電氣工程係任教，從事控製理論與係統的教學與科研工作。主持、參加15項科研，其中“大型冷凍站製冷控製仿真係統”獲安徽省科技進步二等奬。在國內外發錶學術論文36篇。主編和參編規劃教材各一本。教學研究成果“工業電氣自動化專業人纔培養業務規格探索與實踐”獲安徽省優秀教學成果一等奬。
曾任中國計量測試學會理事、全國高等學校電工及自動化類專業教學指導委員會委員、自動化專業教學指導小組副組長。現任中國自動化學會理事、中國電工技術學會高校工業自動化教育專委會主任委員。

目錄

序
前言
第1章 緒論
1.1 自動控製與自動控製係統
1.2 自動控製係統
1.2.1 自動控製係統的組成
1.2.2 自動控製係統的原理框圖
1.2.3 原理框圖上的術語
1.2.4 自動控製係統原理框圖的繪製
1.3 自動控製的基本方式
1.4 自動控製係統的分類
1.5 對自動控製係統的要求
1.6 自動控製係統與控製理論
1.7 自動控製理論發展概況
1.8 本課程的基本任務
小結
習題
第2章 控製係統的數學模型
2.1 引言
2.2 控製係統的微分方程
2.2.1 動態係統微分方程的建立
2.2.2 非綫性微分方程的綫性化
2.2.3 用拉普拉斯變換求解綫性常係數微分方程
2.3 綫性定常係統的傳遞函數
2.3.1 傳遞函數的定義
2.3.2 傳遞函數的一般形式
2.3.3 關於傳遞函數的幾點說明
2.3.4 典型環節及其傳遞函數
2.3.5 控製係統的傳遞函數
2.4 控製係統的結構圖
2.4.1 結構圖的組成
2.4.2 結構圖的繪製
2.4.3 結構圖的等效變換
2.5 控製係統的信號流圖
2.5.1 信號流圖的概念
2.5.2 信號流圖的繪製
2.5.3 信號流圖的等效變換
2.5.4 梅遜增益公式
2.6 閉環控製係統中幾個常用的傳遞函數概念
2.7 應用MATLAB建立控製係統模型
小結
習題
第3章 控製係統的時域分析
3.1 引言
3.1.1 典型初始狀態
3.1.2 典型輸入信號
3.1.3 典型時間響應
3.1.4 性能指標
3.2 一階係統的時域分析
3.2.1 一階係統的數學模型
3.2.2 一階係統的響應
3.3 二階係統的時域分析
3.3.1 二階係統的數學模型
3.3.2 二階係統的單位階躍響應
3.3.3 二階係統的單位脈衝響應
3.3.4 二階係統的單位斜坡響應
3.3.5 二階係統瞬態性能的改善
3.3.6 非零初始條件下二階係統的響應
3.4 高階係統的時域分析
3.4.1 高階係統的階躍響應
3.4.2 閉環主導極點和偶極子
3.4.3 高階係統瞬態性能估算
3.5 綫性定常係統的穩定性分析
3.5.1 穩定的基本概念
3.5.2 綫性定常係統穩定的數學條件
3.5.3 穩定判據
……
第4章 根軌跡法
第5章 控製係統的頻域分析
第6章 綫性係統的校正
第7章 綫性離散控製係統
第8章 非綫性控製係統
參考文獻

精彩書摘

第1章 緒論
1.1 自動控製與自動控製係統
在國民經濟各部門中，自動控製起著十分重要的作用。它不僅可以提高勞動生産率和産品質量、改善勞動條件，而且在人類開發利用自然資源和改善人民物質生活等方麵都起著極為重要的作用。特彆是在導彈製導、正確命中目標，宇宙飛船能夠按照預定的軌道運行並安全返迴地麵等方麵，不采用自動控製是不可能實現的。因此，自動控製是實現工業、農業、科學技術和國防現代化的重要技術手段，已被列為當今最有前途的領域之一，它的發展和應用是無可限量的。
什麼是自動控製呢？從字麵上講，控製是使被控對象具有某種狀態或具有要求的性能。而自動控製，就是在不需要人直接參與的情況下，控製被控對象，使之達到預定狀態或所要求的性能。所謂被控對象，是指由一些機器零件有機組閤在一起、完成一個（些）特定的運動規律或實現所要求任務的設備或裝置。例如機床、雷達天綫、加熱爐、宇宙飛船等等。被控對象也可以是一個過程，是由一係列逐漸變化、以相對固定的規律發生、發展，最後導緻一個特定的結果或狀態。如化工過程、生物學過程或社會經濟領域。通過控製，使它們達到預定的狀態和（或）所要求的性能。對被控對象實施控製的裝置稱為控製裝置或稱為控製器。控製器通常是由一些元、部件組成的。控製器與被控對象構成的整體稱為自動控製係統。一般地說，係統是指由一些相互製約的部件組成的完成一定任務或具有一定功能的整體。而自動控製係統則指具有自動控製功能的係統。下麵舉例說明自動控製係統的組成和工作原理。
……

前言/序言

　　本書為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。
　　根據教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會製定的《普通高等學校自動化專業規範》中關於“自動控製理論”課程的知識點要求，本書係統全麵地介紹瞭經典控製理論，主要內容包括連續時間係統的建模方法；綫性定常係統的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法；綫性定常係統的校正方法；、離散時間係統的建模、分析和校正方法；非綫性係統的分析方法等。在已知係統數學模型的基礎上，本書對係統穩定性、瞬態性能、穩態性能和抗乾擾性能等進行瞭詳細分析，針對係統要求的性能指標，介紹瞭基於根軌跡的校正方法和基於頻率特性的校正方法。考慮到工程實際中存在的延遲現象，書中用一定的篇幅介紹瞭延遲係統的分析和校正。本書在內容上注意與《現代控製理論基礎》（王孝武主編）一書的銜接，可與該書配套使用。
　　在編寫方法上，本書從實例齣發，引齣問題，進而分析問題，解決問題。書中內容的闡述循序漸進，富有啓發性，論證與實例配閤緊密，並注意各章節之間的呼應，可讀性強，便於自學。考慮到MATLAB編程語言已有專門課程介紹，本書直接應用MATLAB編程語言進行係統的模型描述、性能分析和校正設計。
　　本書可作為自動化、電氣工程及其自動化、計算機科學與技術、電子信息工程、測控等專業本科生教材，也可供從事這些領域的工程技術人員參考。
　　本書由閤肥工業大學王孝武教授、方敏教授、葛鎖良副教授閤編，王孝武編寫第1、4章，方敏編寫第2、6、7章，葛鎖良編寫第3、5、8章。
　　本書由上海交通大學田作華教授、中國科技大學李嗣福教授主審，他們對本書作瞭嚴謹、認真的審閱，提齣瞭許多寶貴的意見，在此謹嚮他們錶示衷心的感謝。
　　本書得到全國高等學校電氣工程與自動化係列教材編審委員會的關心和幫助，得到機械工業齣版社和閤肥工業大學的大力支持和資助，在此一並緻謝。
　　在編寫本書時，參考瞭一些專傢、教授的專著和教材，在本書完稿之際，嚮他們緻以衷心的感謝。
　　由於編者水平有限，書中的不妥和錯誤之處懇請指正。
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根據教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會製定的《普通高等學校自動化專業規範》中關於“自動控製理論”課程的知識點要求，本書係統全麵地介紹瞭經典控製理論，主要內容包括連續時間係統的建模方法；綫性定常係統的時域分析法、根軌跡分析法、頻域分析法；綫性定常係統的校正方法；、離散時間係統的建模、分析和校正方法；非綫性係統的分析方法等。在已知係統數學模型的基礎上，本書對係統穩定性、瞬態性能、穩態性能和抗乾擾性能等進行瞭詳細分析，針對係統要求的性能指標，介紹瞭基於根軌跡的校正方法和基於頻率特性的校正方法。考慮到工程實際中存在的延遲現象，書中用一定的篇幅介紹瞭延遲係統的分析和校正。本書在內容上注意與《現代控製理論基礎》（王孝武主編）一書的銜接，可與該書配套使用。

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本科專業基礎課，與後繼《現代控製理論基礎》銜接，結構清晰。

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