自动控制原理与系统

　　自动控制广泛地应用于机电一体化的各项工程中，实现了工业生产设备的自动化；从而改善了劳动条件，提高了产品质量，显著地提高了企业的经济效益。军事装备的自动化，提高了武器的速度、精度和战术技术性能。因此，“自动控制原理与系统”必然地就成为电气、机电一体化、自动化仪表等专业的基础理论。本书根据作者多年的教学实践和高职教学特点，把“自动控制原理”和“自动控制系统”两门课程进行了整合，在北京师范大学出版社的组织下编写成该教材。本教材有以下特点：1.在编写方法上，本着“淡化理论、够用为度、培养技能、正在实用”的原则，打破了传统教材过于注重“系统性”的倾向，而是在注意“系统性”的前提下，根据高职的培养目标来确定教材的结构、内容。在理论上摒弃了一些一般内容和烦琐的数学推导，注重于原理与结论的应用进行编写。2.在编写内容上，强调实践和实践的属性，并注意了知识的先进性与前瞻性。采用“理论够用为度、注重能力培养”有选择性的编写模式。加入了自动控制原理的实验实训内容和MATLAB仿真内容（打有“*”号的，供教学时选学）。在“自动控制系统”的各章中都加入了实例分析，使学生通过实践构建知识体系，有利于培养学生主动学习的能力、搜索和处理信息的能力、分析和解决问题的能力，内容更加合理。实现了适应高职培养人才特色的针对性和实践性。3.本书内容分上、下两篇。上篇为“自动控制原理”，包括自动控制系统的一般概念、自动控制系统的数学模型、自动控制系统的时域分析法、自动控制系统的频率分析法、自动控制系统的校正、MATLAB仿真软件简介和数学模型的MATLAB在自动控制系统中的简单应用。下篇为“自动控制系统”，包括单闭环直流调速系统、转速、电流双闭环直流调速系统、可逆直流调速系统、直流脉宽调速系统、位置随动控制系统、转差功率消耗型调速系统——一异步电动机调压调速系统、转差功率回馈型调速系统——异步电动机串级调速系统、转差功率不变型调速系统——异步电动机串级调速系统

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出版说明
前言
上篇 自动控制原理
第1章 自动控制的一般概念
1.1 概述
1.2 自动控制与自动控制系统
1.2.1 自动控制系统的基本原理和基本概念
1.2.2 自动控制的基本方式
1.3 自动控制系统的分类
1.4 对控制系统的基本要求
1.5 本课程的基本任务
本章小结
习题与思考题
第2章 自动控制系统的数学模型
2.1 控制系统的微分方程
2.1.1 控制系统微分方程的建立
2.1.2 控制系统微分方程的求解
2.2 控制统的传递函数
2.2.1 传递函数的定义
2.2.2 传递函数的求取
2.2.3 传递函数的性质
2.3 控制系统的动态结构图
2.3.1 动态结构图的组成与画法
2.3.2 动态结构图的等效变换及化简
2.4 典型环节的数学模型与典型系统的传递函数
2.4.1 典型环节的数学模型
2.4.2 典型系统的传递函数
本章小结
习题与思考题
第3章 自动控制系统的时域分析法
3.1 典型输入信号及其时间响应和时域性能指标
3.1.1 典型输入信号及其时间响应
3.1.2 单位阶跃响应的时域性能指标
3.2 自动控制系统动态性能的时域分析
3.2.1 一阶系统的时域分析
3.2.2 二阶系统的时域分析
3.3 自动控制系统稳定性的时域分析
3.3.1 系统稳定性的基本概念
3.3.2 控制系统稳定性的代数判据
3.4 自动控制系统的稳态误差分析
3.4.1 系统误差与稳态误差
3.4.2 系统的稳态误差计算
本章小结
习题与思考题
第4章 自动控制系统的频率分析法
4.1 频率特性的基本概念
4.1.1 频率特性的定义
4.1.2 频率特性的表示方法
4.2 典型环节和开环系统的频率特性
4.2.1 典型环节的频率特性
4.2.2 开环系统的频率特性
4.3 自动控制系统的频率特性分析
4.3.1 用频率特性分析系统的稳定性
4.3.2 系统开环频率特性与系统闭环阶跃响应的关系
本章小结
习题与思考题
第5章 自动控制系统的校正
5.1 自动控制系统校正的基本概念
5.1.1 自动控制系统校正的方式
5.1.2 自动控制系统的性能指标
5.1.3 线性系统的基本控制规律
5.2 自动控制系统校正的基本方法
5.2.1 校正装置的类型
5.2.2 串联校正
5.2.3 反馈校正
5.2.4 复合校正
5.3 自动控制系统的一般设计方法
5.3.1 自动控制系统设计的基本步骤
5.3.2 自动控制系统固有部分开环频率特性的确定
5.3.3 自动控制系统预期开环对数频率特性的确定
5.3.4 自动控制系统校正环节频率特性的确定
5.3.5 自动控制系统校正示例
本章小结
习题与思考题
第6章 MATLAB仿真软件简介
6.1 MATLAB软件简介
6.1.1 MATLAB概述
6.1.2 MATLAB的安装、启动与退出
6.2 MATLAB软件的命令窗口
6.2.1 MATLAB命令窗口的菜单栏
6.2.2 MATLAn命令窗口的工具栏
6.2.3 MATLAB命令窗口的命令编辑区
6.3 MATLAB中的命令函数和M文件
6.4 MATLAB中的变量和语句
6.5 MATLAB中的运算符
6.5.1 算术运算符
6.5.2 关系运算符
6.5.3 逻辑运算符
6.6 用MATLAB绘制响应曲线
6.6.1 plot函数
6.6.2 图形标记
6.6.3 subplot函数
6.6.4 多窗口绘图
6.7 Simulink简介
6.7.1 Simulink仿真模型的建立
6.7.2 Smulink仿真的基本操作
本章小结
习题与思考题
第7章 数学模型的MATLAB在自动控制系统中的简单应用
7.1 数学模型的MATLAB表示
7.1.1 有理函数形式的传递函数模型表示
7.1.2 零极点形式的传递函数模型表示
7.2 数学模型的MATLAB变换
7.2.1 数学模型结构的等效变换
7.2.2 不同模型对象间的等效变换
7.3 动态性能的MATLAB分析
7.3.1 闭环阶跃响应分析
7.3.2 开环Bode图分析
7.4 MATLAB在系统校正中的应用
本章小结
习题与思考题
下篇 自动控制系统
第8章 单闭环直流调速系统
8.1 直流调速系统概述
8.1.1 直流调速系统的基本概念
8.1.2 晶闸管直流调速系统的一般概念
8.2 单闭环直流调速系统
8.2.1 有静差单闭环直流调速系统
8.2.2 无静差单闭环直流调速系统
8.2.3 其他单闭环直流调速系统
8.2.4 直流调速系统的检测装置
8.3 单闭环直流调速系统实例分析
8.3.1 技术数据、技术指标和结构特点
8.3.2 系统的定性分析
本章小结
习题与思考题
第9章 转速、电流双闭环直流调速系统
9.1 转速、电流双闭环调速系统
9.2 双闭环调速系统的动态性能
9.3 双闭环调速系统工程设计方法
9.4 双闭环调速系统实例分析
本章小结
习题与思考题
第10章 可逆直流调速系统
10.1 实现可逆运行的电路
10.1.1 电枢反接可逆线路
10.1.2 励磁反接可逆线路
10.1.3 电枢反接和励磁反接两种可逆调速系统性能比较
10.1.4 可逆调速系统的四种工作状态
10.2 可逆系统中的环流
10.2.1 环流的利弊及种类
10.2.2 环流的抑制措施
10.3 自然环流可逆调速系统
10.3.1 系统的组成特点与工作原理
10.3.2 系统制动过程分析
10.4 可控环流可逆调速系统
10.4.1 系统的组成特点与工作原理
10.4.2 可控环流大小的确定
10.5 逻辑无环流可逆调速系统实例分析
10.5.1 逻辑控制无环流可逆调速系统的组成
10.5.2 逻辑控制无环流可逆调速系统的工作原理
本章小结
习题与思考题
第11章 直流脉宽调速系统
11.1 脉宽调制的基本原理
11.1.1 脉宽调速基本原理
11.1.2 不可逆PWM变换器
11.1.3 可逆PWM变换器
11.2 直流脉宽调速系统的控制电路
11.2.1 脉冲宽度调制器
11.2.2 延时环节
11.2.3 基极驱动器
11.3 直流脉宽调速系统实例分析
本章小结
习题与思考题
第12章 位置随动控制系统
12.1 概述
12.1.1 位置随动系统的组成及工作原理
12.1.2 位置随动系统的特点
12.1.3 位置随动系统的基本类型
12.2 位置的检测装置
12.2.1 自整角机
12.2.2 旋转变压器
12.2.3 感应同步器
12.2.4 光栅
12.2.5 光电编码盘
12.3 位置随动系统的控制方案和控制性能
12.3.1 位置随动系统的控制方案
12.3.2 位置随动系统的控制性能分析
12.4 数控机床的伺服系统买例分析
12.4.1 直流位置随动系统的组成
12.4.2 微机与L290/1/2组成的直流位置随动系统的工作原理
12.4.3 基于单片机8031控制的直流伺服系统
12.5 位置随动系统的特殊问题
本章小结
习题与思考题
第13章 转差功率消耗型调速系统——异步电动机调压调速系统
13.1 概述
13.2 调压调速系统基本概念
13.3 调压调速系统
13.4 利用电动机的自身结构调速
13.5 异步电动机调压调速系统实例分析
本章小结
习题与思考题
第14章 转差功率回馈型调速系统——异步电动机串级调速系统
14.1 串级调速原理
14.2 能量传递关系及串级调速系统分类
14.2.1 能量传递关系
14.2.2 串级调速系统的分类
14.3 串级调速系统基本特性
14.3.1 机械特性
14.3.2 串级调速系统的功率因数
14.3.3 串级调速系统的效率
14.4 具有双闭环控制的串级调速
系统实例分析
14.4.1 双闭环控制的串级调速系统
14.4.2 斩波控制串级调速系统
14.5 双馈串级调速系统实例分析
本章小结
习题与思考题
第15章 转差功率不变型调速系统——异步电动机串级调速系统
15.1 变频调速原理
15.2 变频调速的基本控制方式和机械特性
15.2.1 变频调速的基本控制方式
15.2.2 变频调速的机械特性
15.3 变压变频装置及其基本控制方式
15.3.1 间接变频装置（交—直—交变频装置）
15.3.2 直接变频装置（交—交变频装置）
15.3.3 电压源型和电流源型变压变频装置
15.4 SPWM变压变频器
15.4.1 基本概念
15.4.2 SPWM逆变器的工作原理
15.4.3 SPWM逆变器的调制方式
15.4.4 SPWM的实现方法
15.4.5 SPWM专用集成电路简介
15.5 变频调速系统控制方式
15.5.1 U/f控制
15.5.2 转差频率控制
15.5.3 矢量控制一
15.6 SPWM变压变频系统实例分析
15.6.1 采用微机控制的SPWM变压变频器调速系统
15.6.2 采用通用变频器控制的异步电动机调速系统
15.6.3 微机控制的SPWM交流变频调速系统
15.6.4 系统工作原理
本章小结
习题与思考题
附录A 自动控制理论实验指导书
附录B 拉普拉斯变换及线性微分方程求解
附录C 部分习题与思考题参考答案
参考书目