自動控制原理與系統(tǒng)

自動控制原理與系統(tǒng)。2010年機(jī)械工業(yè)出版社出版圖書。

中文名

自動控制原理與系統(tǒng)

書 名: 自動控制原理與系統(tǒng)（第3版）作　者：孔凡才

出版社： 機(jī)械工業(yè)出版社

出版時間： 2010-07-29

ISBN: 7111050800

開本： 16開

定價: 34.00元

本書是在1996年出版的高專規(guī)劃教材《自動控制原理與系統(tǒng)》(第2版)的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)今高新技術(shù)的發(fā)展和高職高專更側(cè)重現(xiàn)場技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)而進(jìn)行更新與修訂的。全書分為兩篇，第1篇為自動控制原理，它包括系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，分析系統(tǒng)性能常用的方法，對系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，探討改善系統(tǒng)性能的途徑，其中包括時域分析法，頻率特性法和MATLAB軟件的應(yīng)用。第2篇為自動控制系統(tǒng)，它包括直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)和實(shí)際系統(tǒng)的分析與調(diào)試。其中新增加了BJT-PWM控制系統(tǒng)，IGBT-SPWM—VVVF交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，微機(jī)控制的、采用專用集成芯片的位置隨動系統(tǒng)等。 本書第3版修訂時，仍將保持原書獲得好評的特色，以自控理論作為分析的工具， 自控系統(tǒng)則作為分析的對象，圍繞系統(tǒng)性能的分析與改善途徑，以方法論為主線，通過應(yīng)用舉例的形式，著重物理含義和物理過程的闡述，努力做到理論聯(lián)系實(shí)際、分析細(xì)致、通俗易懂和切合實(shí)用。 全書每章均有小結(jié)、思考題與習(xí)題，它們多為生產(chǎn)實(shí)際中的問題。書中還安排了較多的閱讀材料、實(shí)例分析和讀圖練習(xí)，以利學(xué)生的自學(xué)、分析和實(shí)踐能力的提高。 為便于新版教材的使用，本書還附帶一張配套的多媒體光盤。光盤內(nèi)容包括[教學(xué)指導(dǎo)]、[參考電子教案]、 [自學(xué)輔導(dǎo)]、 [疑難問題解答]及[實(shí)例分析]等。該光盤對教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)，都將會有很大的幫助。 本書可供高職高專院校、應(yīng)用型本科、職工大學(xué)的自動化類專業(yè)、電氣類專業(yè)、機(jī)電一體化類專業(yè)和應(yīng)用電子類專業(yè)使用，也可作自學(xué)考試教材，并可供工程技術(shù)人員參考。 本書第1版獲第二屆全國高校機(jī)電類優(yōu)秀教材一等獎； 第2版獲機(jī)械部科技進(jìn)步三等獎。

圖書目錄

前言

第1篇 自動控制原理

第1章 自動控制系統(tǒng)概述

1．1 引言

1．2 開環(huán)控制和閉環(huán)控制

1．2．1開環(huán)控制系統(tǒng)

1．2．2 閉環(huán)控制系統(tǒng)

1．3 自動控制系統(tǒng)的組成

1．4 自動控制系統(tǒng)的分類

1．4．1 按輸入量變化的規(guī)律分類

1．4．2 按系統(tǒng)傳輸信號對時間的關(guān)系分類

1．4．3 按系統(tǒng)的輸出量和輸入量間的關(guān)系分類

1．4．4 按系統(tǒng)中的參數(shù)對時間的變化情況分類

1．5 自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)

1．5．1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性

1．5．2 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)

1．5．3 系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)

1．6 研究自動控制系統(tǒng)的方法

小結(jié)

思考題

習(xí)題

第2章 拉普拉斯變換及其應(yīng)用

2．1 拉氏變換的概念

2．2 拉氏變換的運(yùn)算定理

2．3 拉氏反變換

2．4 應(yīng)用拉氏變換求解微分方程

小結(jié)

習(xí)題

第3章 自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

3．1 系統(tǒng)的微分方程

3．1．1 系統(tǒng)微分方程式的建立

3．1．2 微分方程建立舉例

3．2 傳遞函數(shù)

3．2．1 傳遞函數(shù)的定義

3．2．2 傳遞函數(shù)的一般表達(dá)式

3．2．3 傳遞函數(shù)的性質(zhì)

3．3 系統(tǒng)框圖(結(jié)構(gòu)圖)

3．4 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和功能框

3．4．1 比例環(huán)節(jié)

3．4．2 積分環(huán)節(jié)

3．4．3 理想微分環(huán)節(jié)

3．4．4 慣性環(huán)節(jié)

3．4．5 比例微分環(huán)節(jié)

3．4，6 振蕩環(huán)節(jié)

3．4．7 延遲環(huán)節(jié)

3．4．8 運(yùn)算放大器

3．5 自動控制系統(tǒng)的框圖

3．5．1 系統(tǒng)框圖的畫法

3．5．2 系統(tǒng)框圖的物理含義

3．6 框圖的變換、化簡和系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的求取

3．6．1 框圖的等效變換規(guī)則

3．6．2 自動控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的求取

3．6．3 交叉反饋系統(tǒng)框圖的化簡及其閉環(huán)傳遞函數(shù)的求取

小結(jié)

思考題

習(xí)題

第4章 分析自動控制系統(tǒng)性能常用的方法

4．1 時域分析法4．2 頻率特性法

4．2．1 頻率特性的基本概念

4．2．2 頻率特性的表示方式

4．2．3 典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性

4．2．4 系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性

4．2．5 系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性

4．3 MATLAB軟件在系統(tǒng)性能分析中的應(yīng)用

小結(jié)

思考題

習(xí)題

4．3．1 MATLAB的安裝與啟動

4．3．2 MATLAB指令窗

4．3．3 MATLAB中的數(shù)值表示、變量命名、運(yùn)算符號和表達(dá)式

4．3．4 應(yīng)用MATLAB進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算

4．3．5 應(yīng)用MATLAB繪制二維圖線

4．3．6 應(yīng)用MATLAB處理傳遞函數(shù)的變換

4．3．7 應(yīng)用MATLAB求取輸出量對時間的響應(yīng)

4．3．8 SIMULINK仿真軟件及其應(yīng)用

第5章 自動控制系統(tǒng)的性能分析

5．1 自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

5．1．1 系統(tǒng)穩(wěn)定性概念

5．1．2 系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件

5．1．3 奈氏穩(wěn)定判據(jù)和對數(shù)頻率判據(jù)

5．1．4 穩(wěn)定裕量與系統(tǒng)相對穩(wěn)定性

5．1．5 自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析舉例

5．2 自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析

5．2．1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的概念

5．2．2 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)型別、系統(tǒng)開環(huán)增益間的關(guān)系

5．2．3 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號間的關(guān)系

5．2．4 由系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性去分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能

5．2．5 自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析舉例

5．3 自動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析

5．3．1 系統(tǒng)跟隨動態(tài)指標(biāo)的求取及分析

5．3．2 跟隨動態(tài)性能分析

5，3．3 系統(tǒng)動態(tài)性能與開環(huán)頻率特性間的關(guān)系

5．4 系統(tǒng)分析舉例——水位控制系統(tǒng)

小結(jié)

思考題

習(xí)題

第6章 自動控制系統(tǒng)的校正(改善系統(tǒng)性能的途徑)

6．1 校正裝置

6．1．1 無源校正裝置

6．1．2 有源校正裝置

6．2 串聯(lián)校正

6．2．1 比例(P)校正

6．2．2 比例—微分(PD)校正(相位超前校正)

6．2．3 比例—積分(P1)校正(相位滯后校正)

6．2．4 比例—積分—微分(PID)校正(相位滯后-超前校正)

6．3 反饋校正6．4 順饋補(bǔ)償

6．4．1 擾動順饋補(bǔ)償

6．4．2 輸入順饋補(bǔ)償

6．4．3 順饋補(bǔ)償應(yīng)用舉例

小結(jié)

思考題習(xí)題

第2篇 自動控制系統(tǒng)第7章 直流調(diào)速系統(tǒng)

7．1 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)

7．1．1 系統(tǒng)的組成

7．1．2 系統(tǒng)的框圖

7．1．3 系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程

7．1．4 系統(tǒng)的性能分析

7．2 小功率有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析(閱讀材料)

7．2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)數(shù)據(jù)

7．2．2 定性分析

7．2．3 系統(tǒng)框圖

7．2．4 系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程

7．2．5 系統(tǒng)性能分析

7．3 速度和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

7．3．1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

7．3．2 系統(tǒng)框圖

7．3．3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和自動調(diào)節(jié)過程

7．3．4 系統(tǒng)性能分析

7．3．5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

7．3．6 給定積分器的應(yīng)用

7．3．7 調(diào)節(jié)器的實(shí)用線路(閱讀材料)

7．4 雙極晶體管脈寬調(diào)制控制的直流調(diào)速系統(tǒng)

7．4．1 雙極晶體管(BJT)一脈寬調(diào)制(PWM)型直流調(diào)壓電路

7．4．2 由專用集成電路控制的BJT-PWM直流調(diào)速系統(tǒng)

7．4．3 BJT-PWM控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

7．5 晶閘管可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

7．5．1 可逆直流調(diào)速電路的幾種形式

7．5．2 可逆拖動的四種工作狀態(tài)

7．5．3 邏輯控制的無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

7．6 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)

7．6．1 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的組成

7．6．2 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件功能

7．6．3 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的硬性組成

7．6．4 數(shù)字式與模擬式直流調(diào)速系統(tǒng)的比較

小結(jié)

思考題

習(xí)題讀圖

練習(xí)

第8章 交流調(diào)速系統(tǒng)

8．1 絕緣柵雙極晶體管(IGBT)——正弦脈寬調(diào)制(SPWM)型交流變頻電路

8．1．1 絕緣柵雙極晶體管(IGBT)及其驅(qū)動、保護(hù)電路

8．1．2 二極管整流器一IGBT逆變器構(gòu)成的交一直一交變壓變頻電路

8．2 交流調(diào)速的基本方案與變壓變頻的基本控制方式

8．2．1 交流調(diào)速的基本方案

8．2．2 變壓變頻調(diào)速的基本控制方式

8．3 模擬式IGBT—SPWM—VVVF交流調(diào)速系統(tǒng)

8．4 微機(jī)控制的IGBT—SPWM—VVVF交流調(diào)速系統(tǒng)簡介

8．5 矢量控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)簡介

8．5．1 三相交流電機(jī)(繞組)和直流電機(jī)(繞組)物理模型的等效變換

8．5．2 矢量控制的基本思路

8．5．3 異步電動機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)

8．6 直接轉(zhuǎn)矩控制交流變頻調(diào)速裝置實(shí)例(閱讀材料)

8．7 通用變頻器

8．7．1 通用變頻器的功能

8．7．2 通用變頻器的結(jié)構(gòu)

8．7．3 通用變頻器的使用

小結(jié)

思考題

習(xí)題

讀圖練習(xí)

第9章 位置隨動系統(tǒng)

9．1 位置隨動系統(tǒng)概述

9．1．1 位置隨動系統(tǒng)的組成

9．1．2 位置隨動系統(tǒng)的特點(diǎn)

9．2 位置隨動系統(tǒng)的主要部件

9．2．1 線位移檢測元件(感應(yīng)同步器)

9．2．2 角位移檢測元件

9．2．3 直流伺服電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與工作特性

9．2．4 交流伺服電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性

9．3 位置隨動系統(tǒng)的組成和工作原理

9．3．1 系統(tǒng)的組成

9．3．2 系統(tǒng)的組成框圖

9．3．3 系統(tǒng)的工作原理

9．3．4 系統(tǒng)框圖

9．4 位置隨動系統(tǒng)性能分析

9．4．1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析

9．4．2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

9．4．3 系統(tǒng)動態(tài)性能分析

9．5 位置隨動系統(tǒng)實(shí)例讀圖分析(閱讀材料)

9．5．1 系統(tǒng)的組成

9．5．2 專用集成控制芯片的工作原理

9．5．3 微機(jī)控制的、由L290/1/2芯片組成的直流位置隨動系統(tǒng)的工作原理

小結(jié)

思考題

習(xí)題

讀圖練習(xí)

第10章 自動控制系統(tǒng)的分析、調(diào)試與故障的排除

10．1 自動控制系統(tǒng)的分析步驟

10．1．1 了解工作對象對系統(tǒng)的要求

10．1．2 搞清系統(tǒng)各單元的工作原理

10．1，3 搞清整個系統(tǒng)的工作原理

10．2 自動控制系統(tǒng)的調(diào)試方法

10．2．1 系統(tǒng)調(diào)試前的準(zhǔn)備工作

10．2．2 制訂調(diào)試大綱的原則

10．2．3 系統(tǒng)調(diào)試過程

10．2．4 由專用的(或通用的)控制器驅(qū)動的自動控制系統(tǒng)的調(diào)試

10．3 自動控制系統(tǒng)的維護(hù)、使用和故障的排除

10．3．1 系統(tǒng)的維護(hù)和使用

10．3．2 系統(tǒng)故障的檢查與排除

小結(jié)

思考題

習(xí)題附錄

附錄A 常用文字符號

附錄B 自動控制技術(shù)術(shù)語的中、英名詞對照參考文獻(xiàn)2100433B

本書是在2007年出版的普通高等教育國家精品教材、普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材《自動控制原理與系統(tǒng)》（第3版）的基礎(chǔ)上進(jìn)行更新和修訂的。全書分為兩篇，第1篇為自動控制原理，它包括系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、分析系統(tǒng)性能的常用方法、系統(tǒng)性能分析和改善系統(tǒng)性能的途徑，以及MATLAB在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用。第2篇為自動控制系統(tǒng)，它包括直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)和MATLAB/SIMULINK系統(tǒng)仿真，以及實(shí)際系統(tǒng)的分析與調(diào)試。本書第4版修訂時，保持原書獲得好評的特色，以自動控制原理作為分析工具，自動控制系統(tǒng)作為分析對象，圍繞系統(tǒng)性能分析和改善系統(tǒng)性能途徑，貫穿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵部件、系統(tǒng)參數(shù)確定、仿真與調(diào)試，理論聯(lián)系實(shí)際。本書修訂中，對直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了較大幅度的更新，使其更加符合科技發(fā)展與工程實(shí)際。本書可作為普通本科、應(yīng)用型本科、高職高專自動化類專業(yè)、電氣類專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)教材。本書可作為一門課程開設(shè)，也可分作為《自動控制原理》和《自動控制系統(tǒng)》兩門課程開設(shè)。書中各種控制系統(tǒng)的實(shí)例及仿真分析可用于對學(xué)生相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。本書也可供從事電氣自動化的工程技術(shù)人員參考。本書先后獲得第二屆全國高校機(jī)電類教材一等獎、機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步三等獎、普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材、2007年度普通高等教育國家精品教材。

本書是在保持《電氣自動控制原理與系統(tǒng) 第2版》特色的基礎(chǔ)上進(jìn)行更新和修訂的。全書包括自動控制原理部分與自動控制系統(tǒng)部分。自動控制原理部分以工程預(yù)期模型和性能指標(biāo)、頻率分析法分析、典型系統(tǒng)動靜態(tài)性能、工程校正方法為主線組織教材結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，直接使用開環(huán)頻率指標(biāo)，應(yīng)用預(yù)期開環(huán)頻率特性校正自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)部分始終貫穿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵部件、性能指標(biāo)、系統(tǒng)參數(shù)確定與調(diào)試、實(shí)例和仿真分析主線，強(qiáng)化交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用。 本書第 一章～第五章為經(jīng)典的線性自動控制原理，第六章、第七章為直流相控調(diào)速系統(tǒng)和直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，第八章～第十章為異步電動機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)，第十一章為位置隨動控制系統(tǒng)。 本書充分體現(xiàn)“以能力培養(yǎng)為本，以應(yīng)用為核心”的原則，做到理論聯(lián)系實(shí)際，圖文并茂、應(yīng)用性強(qiáng)。 本書內(nèi)容可作為一門課程開設(shè)，也可分開作為“自動控制原理”和“自動控制系統(tǒng)”兩門課程開設(shè)，自動控制系統(tǒng)部分的內(nèi)容相對獨(dú)立，便于不同專業(yè)選用。書中各種控制系統(tǒng)的實(shí)例及仿真分析可用于對學(xué)生相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

本書可作為應(yīng)用型本科、高職高專、自學(xué)考試和成人高等教育的自動化類專業(yè)、電氣類專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)教材，也可供從事電氣自動化的工程技術(shù)人員參考。

前言

第1 篇　自動控制原理

第1 章　自動控制系統(tǒng)概述 2

1. 1　引言 2

1. 2　開環(huán)控制和閉環(huán)控制 3

1. 2. 1　開環(huán)控制系統(tǒng) 3

1. 2. 2　閉環(huán)控制系統(tǒng) 4

1. 3　自動控制系統(tǒng)的組成 6

1. 4　自動控制系統(tǒng)的分類 10

1. 4. 1　按輸入量變化的規(guī)律分類 10

1. 4. 2　按系統(tǒng)傳輸信號對時間的關(guān)系

分類 10

1. 4. 3　按系統(tǒng)的輸出量和輸入量間的

關(guān)系分類 11

1. 4. 4　按系統(tǒng)中的參數(shù)對時間的變化

情況分類 11

1. 5　自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 11

1. 5. 1　系統(tǒng)的穩(wěn)定性 11

1. 5. 2　系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) 12

1. 5. 3　系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo) 12

1. 6　研究自動控制系統(tǒng)的方法 14

小結(jié) 14

思考題 15

習(xí)題 15

第2 章　拉普拉斯變換及其應(yīng)用 18

2. 1　拉氏變換的概念 18

2. 2　拉氏變換的運(yùn)算定理 21

2. 3　拉氏反變換 22

2. 4　應(yīng)用拉氏變換求解微分方程 23

小結(jié) 24

習(xí)題 24

第3 章　自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 25

第4 章　分析自動控制系統(tǒng)性能常用的方法 54

第5 章　自動控制系統(tǒng)的性能分析 89

第6 章　自動控制系統(tǒng)的校正(改善系統(tǒng)性能的途徑) 126

第2 篇　自動控制系統(tǒng)

第7 章　直流調(diào)速系統(tǒng) 153

第8 章　交流調(diào)速系統(tǒng)197

第9 章　位置隨動系統(tǒng)227

第10 章　自動控制系統(tǒng)的分析、

調(diào)試及維護(hù)維修251

附錄 266

附錄A　常用文字符號 266

附錄B　自動控制技術(shù)術(shù)語的中、英名詞

對照 269

參考文獻(xiàn) 278 2100433B