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編輯推薦

適讀人群 ：本書可作為自動化類、電氣工程類、電子信息類、儀器儀錶類等相關專業的本科生教材，也可供從事控製理論與控製工程研究、設計和應用的科技工作者參考使用。
"本書從課程性質與目標定位、課程內容與教學要求、基本概念與核心概念、係統分析與綜閤等關鍵問題入手，探索融閤啓發式、探究式、討論式等多樣化的“教”與“學”的學習方式，融入瞭“新工科”和高等工程教育認證的若乾內涵特徵。
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內容簡介

本書是根據教育部高等學校自動化類專業“自動控製原理”課程教學大綱和高等工程教育認證標準的要求編寫的。全書從高等工程教育對人纔培養的新要求齣發，討論瞭經典控製理論的基本概念、基本原理和基本方法，嘗試將“新工科”和高等工程教育認證的內涵特徵融入控製係統建模、分析與綜閤，緻力於培養學生的創新意識、實踐動手能力和解決復雜工程問題的能力。全書共九章和兩個附錄。九章內容包括：緒論，綫性控製係統的數學模型，控製係統的時域分析，根軌跡法，控製係統的頻域分法，控製係統的校正與設計，非綫性控製係統，離散控製係統和直流電動機控製係統分析與綜閤。兩個附錄包括： Matlab/Simulink在控製係統分析與綜閤中的應用實例，自動化領域重要學術期刊、會議及文獻檢索工具。本書可作為自動化類、電氣工程類、電子信息類、儀器儀錶類等相關專業的本科生教材，也可供從事控製理論與控製工程研究、設計和應用的科技工作者參考使用。

作者簡介

"吳懷宇，男，1961年4月齣生，工學博士，教授，博士生導師。現任武漢科技大學副校長。2007全國優秀教師，中國冶金建設高級技術專傢，湖北省有突齣貢獻中青年專傢。
現為教育部高等學校電子信息與電氣學科教學指導委員會委員；教育部冶金自動化與檢測技術工程研究中心負責人； 教育部國傢精品課程評審人；國傢自然科學基金評審人；美國電氣與電子工程師學會會員(IEEE)；英國電氣工程師學會會員(IEE) ；日本電子情報通信學會會員(IEICE)等。
目前主持國傢自然科學基金1項、國際科技閤作研究基金1項、教育部和湖北省研究基金各1項；主持省級教學研究課題2項；參加完成國傢自然科學基金1項、863項目1項、985項目1項等；獲省部級科技進步奬二等奬2項；教育部科技成果鑒定2項；湖北省自然科學優秀學術論文一等奬1項(2006)；武漢市自然科學優秀學術論文一等奬1項(2005)；國傢發明專利4項，實用新型專利2項；專著1部《時間序列分析與綜閤》(2004)，參編教材1部《過程控製係統》共兩章（2002年第一版，2007年第二版）；在IEEE Transactions on Robotics and Automation(2004.8)、IEEE/ASME Transactions on Mechatronics(2004.3)、IEICE Transactions on Electronics(2005.10)和Mechatronics(2006.1)等學術期刊上發錶論文50餘篇。SCI收錄5篇，EI收錄34篇，ISTP收錄18篇。"

精彩書評

本書的zui大特點是融入瞭“新工科”和高等工程教育認證的若乾內涵特徵，內容設置上貼近工程，貼近實踐，著力培養學生的實踐能力。

目錄

"1緒論(1)
1.1控製理論的形成與發展(1)
1.1.1自動控製理論階段(2)
1.1.2現代控製理論階段(6)
1.1.3智能控製理論階段(6)
1.2自動控製係統的基本概念(9)
1.2.1手動控製與自動控製係統(9)
1.2.2自動控製係統的基本環節(12)
1.2.3自動控製係統的基本變量(13)
1.2.4開環控製係統(13)
1.2.5閉環控製係統(14)
1.2.6復閤控製係統(15)
1.3自動控製係統性能的基本要求(16)
1.3.1穩定性(16)
1.3.2動態特性(18)
1.3.3靜態特性(20)
1.4自動控製係統的分類(21)
1.4.1綫性係統與非綫性係統(21)
1.4.2連續係統與離散係統(22)
1.4.3恒值係統與隨動係統(23)
1.4.4單變量係統與多變量係統(23)
1.4.5確定性係統與不確定性係統(23)
1.4.6集中參數係統與分布參數係統(23)
1.5教學內容與要求(23)
1.5.1教學內容(23)
1.5.2教學要求(24)
本章小結(25)
本章習題(25)
2綫性控製係統的數學模型(26)
2.1微分方程描述法(26)
2.2傳遞函數描述法(31)
2.2.1傳遞函數的定義(31)
2.2.2傳遞函數的基本性質(31)
2.2.3典型環節的傳遞函數(32)
2.3方框圖描述法(35)
2.3.1方框圖的定義(35)
2.3.2方框圖的等效變換(37)
2.4信號流圖描述法(41)
2.4.1信號流圖的定義與基本術語(42)
2.4.2信號流圖的基本性質(42)
2.4.3信號流圖的繪製(43)
2.4.4信號流圖的梅森公式(44)
2.5控製係統的典型傳遞函數(45)
2.5.1係統的開環傳遞函數(45)
2.5.2係統的閉環傳遞函數(46)
2.5.3係統的誤差傳遞函數(46)
本章小結(47)
本章習題(48)
自動控製原理(第三版)目錄3控製係統的時域分析(52)
3.1典型輸入信號(52)
3.2綫性定常係統的時域響應與性能指標(53)
3.2.1綫性定常係統的時域響應(53)
3.2.2控製係統時域響應的性能指標 (54)
3.3一階係統的時域響應(55)
3.3.1一階係統的單位階躍響應(55)
3.3.2一階係統的單位脈衝響應(56)
3.3.3綫性定常係統的重要特性(56)
3.4二階係統的時域響應(57)
3.4.1二階係統的數學模型(57)
3.4.2二階係統的單位階躍響應(58)
3.4.3二階係統的時域響應的性能指標(60)
3.4.4二階係統的單位脈衝響應(66)
3.5高階係統的時域響應(66)
3.5.1高階係統單位階躍響應(66)
3.5.2閉環主導極點(68)
3.6綫性定常係統的穩定性(69)
3.6.1控製係統穩定性的概念與條件(69)
3.6.2綫性定常係統穩定的充分必要條件(69)
3.6.3勞斯穩定判據(70)
3.6.4勞斯判據的特殊情況(71)
3.6.5赫爾維茨穩定判據 (73)
3.6.6穩定判據的應用(74)
3.6.7相對穩定性和穩定裕度(75)
3.7係統的穩態誤差(76)
3.7.1誤差及穩態誤差的基本概念(76)
3.7.2係統穩態誤差的計算(78)
3.7.3動態誤差係數(82)
3.7.4改善係統穩態精度的途徑(83)
本章小結(86)
本章習題(87)
4根軌跡法(90)
4.1根軌跡的基本概念(90)
4.2根軌跡方程(91)
4.3常規根軌跡繪製規則(93)
4.4廣義根軌跡及其繪製(101)
4.4.1參數根軌跡(101)
4.4.2零度根軌跡(103)
4.5控製係統的根軌跡分析(106)
4.5.1基於根軌跡的係統穩定性分析(106)
4.5.2基於根軌跡的係統穩態性能分析(106)
4.5.3基於根軌跡的係統動態性能分析(107)
4.5.4增加開環零、極點對根軌跡的影響(108)
本章小結(109)
本章習題(109)
5控製係統的頻域分析(111)
5.1頻率特性的基本概念(111)
5.1.1綫性係統的頻率響應和頻率特性(111)
5.1.2用圖形錶示頻率特性(113)
5.2典型環節的頻率特性(115)
5.2.1比例環節的頻率特性(116)
5.2.2積分環節的頻率特性(116)
5.2.3微分環節的頻率特性(118)
5.2.4慣性環節和一階微分環節的頻率特性(119)
5.2.5振蕩環節和二階微分環節的頻率特性(122)
5.2.6時滯環節的頻率特性(126)
5.3係統開環頻率特性(127)
5.3.1開環幅相頻率特性麯綫(127)
5.3.2開環對數頻率特性麯綫(133)
5.3.3最小相位係統和非最小相位係統(137)
5.4控製係統的頻域穩定性判據(139)
5.4.1幅角原理(139)
5.4.2奈氏判據(140)
5.4.3奈氏判據在伯德圖中的應用 (146)
5.5控製係統的相對穩定性(147)
5.5.1相位裕量(148)
5.5.2增益裕量(148)
5.5.3開環對數頻率特性與相對穩定性的關係(150)
5.6控製係統的閉環頻率特性(155)
5.6.1開環頻率特性與閉環頻率特性的關係(156)
5.6.2等M圓圖和等N圓圖(156)
5.6.3尼柯爾斯圖綫(159)
5.6.4非單位反饋係統的閉環頻率特性(162)
5.7頻域性能指標與時域性能指標的關係(162)
5.7.1開環頻域指標和時域性能指標的關係(162)
5.7.2閉環頻域指標與時域性能指標的關係(164)
本章小結(166)
本章習題(167)
6控製係統的校正與設計(169)
6.1控製係統校正的概念(169)
6.2常用校正裝置及其特性(172)
6.2.1超前校正裝置(172)
6.2.2滯後校正裝置(173)
6.2.3滯後�渤�前校正裝置(174)
6.2.4PID校正裝置(175)
6.3采用頻率法進行串聯校正(178)
6.3.1超前校正設計(179)
6.3.2滯後校正設計(180)
6.3.3滯後�渤�前校正設計(182)
6.3.4按係統期望頻率特性進行校正(184)
6.3.5PID校正(187)
6.4反饋校正及其參數確定(189)
本章小結(193)
本章習題(193)
7非綫性控製係統(197)
7.1非綫性係統概述(197)
7.1.1典型非綫性特性(197)
7.1.2非綫性係統的基本特徵(199)
7.1.3非綫性係統的分析方法及應用(201)
7.2描述函數法(202)
7.2.1描述函數法的基本概念(202)
7.2.2典型非綫性特性的描述函數(203)
7.2.3用描述函數法分析非綫性係統的穩定性(208)
7.3相平麵法(211)
7.3.1相平麵的基本概念(211)
7.3.2相軌跡的繪製(212)
7.3.3相平麵分析(214)
本章小結(223)
本章習題(223)
8離散控製係統(226)
8.1離散係統的基本概念(226)
8.1.1離散控製係統(226)
8.1.2離散控製係統的特點(229)
8.1.3離散控製係統的研究方法(229)
8.2信號的采樣與保持(229)
8.2.1采樣過程及其數學描述(229)
8.2.2采樣定理(231)
8.2.3信號的復現與零階保持器(232)
8.2.4采樣周期的選擇(234)
8.3z變換理論(235)
8.3.1z變換的定義(235)
8.3.2z變換方法(236)
8.3.3z變換基本定理(240)
8.3.4z反變換(243)
8.4離散控製係統的數學模型(245)
8.4.1差分方程(246)
8.4.2脈衝傳遞函數(247)
8.4.3差分方程和脈衝傳遞函數的關係(256)
8.5離散控製係統的分析(257)
8.5.1離散控製係統的穩定性(257)
8.5.2離散控製係統的穩態誤差(261)
8.5.3離散控製係統的動態性能分析(263)
本章小結(267)
本章習題(267)
9直流電動機控製係統分析與綜閤(270)
9.1直流電機簡介(270)
9.2直流電動機模型及特性分析(271)
9.2.1直流電動機模型(271)
9.2.2直流電動機模型特性分析(272)
9.3直流電動機閉環控製係統的時域分析(274)
9.3.1基於調速模型討論閉環控製與開環控製的優劣(274)
9.3.2基於位置模型討論PID閉環控製(277)
9.4直流電動機閉環控製係統的頻域分析(291)
9.5直流電動機位置與速度控製係統綜閤(293)
9.5.1直流電動機位置控製係統的根軌跡綜閤(293)
9.5.2直流電動機位置控製係統的頻域綜閤(302)
9.6直流電動機離散控製係統分析(312)
9.7直流電動機離散控製係統綜閤(315)
9.7.1利用連續域離散化方法綜閤控製係統(315)
9.7.2利用最小拍設計方法綜閤控製係統(318)
9.8直流電動機非綫性反饋控製係統綜閤(324)
9.8.1非綫性速度反饋校正改善動態品質(324)
9.8.2前嚮通道加入非綫性環節改善動態品質(326)
9.8.3用非綫性切換方式改善滯後(PI)校正(328)
本章小結(329)
附錄1Matlab/Simulink在控製係統分析與綜閤中的應用實例(330)
附錄2自動化領域重要學術期刊、會議及文獻檢索工具(358)
參考文獻(360) "

前言/序言

本書第二版自2012年8月齣版以來，一直受到廣大讀者、兄弟院校師生的喜愛與關注。本書第三次修訂，源於以下幾個重要背景。其一，2010年6月，教育部試點實施“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱卓越計劃），卓越計劃具有企業深度參與培養過程，學校按照國傢工程認證通用標準和行業標準培養工程人纔，強化培養學生工程能力和創新能力的要求和特點。其二，2016年6月2日，在吉隆坡召開的國際工程聯盟大會上，全票通過瞭我國加入《華盛頓協議》的轉正申請。由此，我國成為第18個《華盛頓協議》正式成員。這標誌著我國高等工程教育質量在國際上得到認可，加快瞭我國工程教育國際化步伐。今後，通過中國工程教育專業認證協會（CEEAA）認證的中國大陸工程專業本科學位將得到美、英、澳等所有該協議正式成員國的承認。其三，2017年2月18日，教育部在復旦大學召開“綜閤性高校工程教育發展戰略研討會”，第一次公開提齣“新工科”概念，並發布瞭有關新工科的十點共識，即“復旦共識”，初步提齣瞭新工科的內涵特徵、新工科建設與發展的路徑選擇等內容。2017年4月18日，教育部在天津大學舉行“工科優勢高校新工科建設研討會”，形成瞭“新工科建設行動路綫圖”，即“天大行動”。 2017年6月1日，清華大學召開工科發展研討會，製定並啓動“強化工科優勢行動計劃”。正是基於以上背景要求，《自動控製原理》第三次修訂試圖從課程性質與目標定位、課程內容與教學要求、基本概念與核心概念、係統分析與綜閤等關鍵問題入手，探索融閤啓發式、探究式、討論式等多樣化的“教”與“學”的學習方式，試圖融入“新工科”和高等工程教育認證的若乾內涵特徵。例如，運用工程數學和工程科學原理識彆、分析和錶達典型控製係統問題；將數學、工程知識和現代計算工具應用於解決復雜控製係統問題，包括理論分析、設計實驗與解釋數據等；通過拓展復雜控製係統的分析與綜閤訓練，著力培養學生自主學習、團隊協作與溝通的意識和能力等。總之，希望通過本次修訂，使《自動控製原理(第三版)》教材的內容更有助於培養學生的創新意識、實踐動手能力和解決復雜工程問題的能力。本次主要修改和增補內容說明如下。在1.1節，增補瞭與自動控製技術發展相關的zui新科技進展；將第二版1.3節閤並到1.2節中，便於讀者更加係統和完整地理解自動控製係統基本組成；將第二版1.5節閤並到1.3節中，並增加瞭有界輸入、有界輸齣穩定和李雅普諾夫穩定性的定義，使讀者易於係統地理解自動控製係統的基本要求。在2.3.2節，增補瞭比較點和引齣點移動解決方案的說明，使讀者易於理解和接受；在2.4節，增補瞭信號流圖與方框圖應用範圍的比較，便於讀者瞭解並熟悉信號流圖與方框圖的不同特點。在4.3節，重寫瞭常規根軌跡繪製規則的內容；在4.5.2節，重寫瞭基於根軌跡的係統穩態性能分析的內容。在5.3.3節，將開環對數幅頻特性低頻段特點與係統型彆關係納入到“開環對數頻率特性麯綫”這一節中，有助於讀者全麵地理解繪製過程及特性。將第二版6.2節調整到6.2.4節；考慮到利用根軌跡法進行校正在實際工程應用中很少涉及，刪除瞭第二版6.5節根軌跡法串聯校正。在7.3節，增補瞭相平麵分析法的發展曆程；在7.3.2節，增補瞭解析法和等傾斜綫法的優點分析；在7.3.3節，增補瞭非綫性係統相平麵分析與綫性係統相平麵分析的不同特點。刪除瞭第二版8.6節“zui少拍無差離散控製係統設計”部分。新增瞭第9章“直流電動機控製係統分析與綜閤”，藉助Matlab/Simulink數值計算工具對典型直流電動機控製係統進行瞭仿真分析、設計、驗證和比較，更有助於提高讀者分析和解決復雜工程問題的綜閤能力。擴充瞭每一章的思考題和控製工程綜閤練習題。將原來分布在各章zui後一節的Matlab/Simulink軟件工具在控製係統分析與綜閤中的應用實例集中於附錄一，學習難度從入門到提高，便於讀者循序漸進地學習和掌握。新增瞭附錄二，介紹瞭自動化領域代錶性的學術期刊、會議以及國際三大文獻檢索數據庫，供讀者查閱和參考。本書第三版由吳懷宇主編，參與本次修訂的有湖南大學譚建豪，鄭州大學曾慶山，三峽大學王仁明，長江大學硃清祥，武漢科技大學熊淩，河北工業大學張燕，廣西大學鬍立坤，中南民族大學張俊敏，武漢工程大學王後能，湖北工業大學常雨芳；武漢科技大學鄭秀娟協助補充和校對瞭部分內容。需要特彆指齣的是，國傢傑齣青年基金獲得者、武漢科技大學柴利教授，華北電力大學韓璞教授，江漢大學錢同惠教授、劉霞教授，中國地質大學賀良華教授，東華理工大學羅先喜教授及其他很多友人都給予瞭大力支持和熱情幫助。此外，本書第三版內容中仍然包含第一版和第二版諸多參編者的辛勤勞動成果。在本書齣版之際，請允許我嚮所有對於本書撰寫、修改、齣版與選用提供過幫助與支持的同誌們錶示衷心的感謝！本書修訂得到瞭教育部“自動控製原理”國jia級精品資源共享課程（教高廳函［2016］54號）、第一批“十二五”普通高等教育本科國jia級規劃教材（教高函［2012］21號）、“控製理論與應用核心課程”國傢教學團隊（教高函［2009］18號）和“自動控製原理”國jia級精品課程（教高函［2008］22號）等國傢教學質量工程項目的資助，在此錶示衷心的感謝！由於編者水平有限，書中難免有缺點與錯誤，懇請各界讀者和廣大師生進一步批評和建議。編者
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