自动控制系统及应用

第1章 自动控制系统的一般概念1.1 自动控制的含义1.2 自动控制系统的基本原理1.2.1 自动控制系统的基本原理1.2.2 开环控制系统闭环控制系统1.3 自动控制系统的基本组成1.4 自动控制系统的基本类型1.4.1 按照输入量的变化规律来分1.4.2 按照系统传递信号对时间的关系来分1.4.3 按照系统输出量和输入量的关系来分1.5 对自动控制系统的基本要求1.6 习题第2章 自动控制系统的基本部件2.1 常用的检测元件2.1.1 温度检测元件

第1章 自动控制系统的一般概念1.1 自动控制的含义1.2 自动控制系统的基本原理1.2.1 自动控制系统的基本原理1.2.2 开环控制系统闭环控制系统1.3 自动控制系统的基本组成1.4 自动控制系统的基本类型1.4.1 按照输入量的变化规律来分1.4.2 按照系统传递信号对时间的关系来分1.4.3 按照系统输出量和输入量的关系来分1.5 对自动控制系统的基本要求1.6 习题第2章 自动控制系统的基本部件2.1 常用的检测元件2.1.1 温度检测元件2.1.2 线位移检测元件2.1.3 角位移检测元件2.1.4 转速检测元件2.2 伺服电动机2.2.1直流伺服电动机2.2.2 交流伺服电动机2.3 晶闸管直流交流调压电路2.3.1晶闸管2.3.2 单相桥式全控整流电路2.3.3 三相可控整流电路2.3.4 晶闸管的触发电路与保护电路2.3.5 交流调压电路2.4 大功率晶体管脉宽调制(PWM)型直流调压电路2.4.1 DC—DC变换器2.4.2 大功率晶体管2.4.3 大功率晶体管脉宽调制型直流调压电路2.5 正弦脉宽调制的交—直—交变压变频电路2.5.1 电路的组成2.5.2 正弦脉宽调制(SPWM)交流变压变频电路的基本原理2.6 常用的调节器2.6.1 比例(P)调节器2.6.2 积分(I)调节器2.6.3 比例积分(PI)调节器2.6.4 比例积分微分(PID)调节器2.7 习题第3章 典型自动控制系统的工作原理3.1 水位控制系统3.1.1 系统的组成3.1.2 系统的工作原理3.2 具有转速负反馈的晶闸管直流调速系统3.2.1 系统的组成3.2.2 系统的工作原理3.3 具有电压负反馈和电流正反馈的晶闸管直流调速系统3.3.1 电压负反馈调速系统3.3.2 电压负反馈和电流正反馈的直流调速系统3.4 转速与电流双闭环直流调速系统3.4.1 系统的组成3.4.2 系统的工作原理3.5 晶闸管交流调压位置随动系统3.5.1 系统的组成3.5.2 系统的工作原理3.5.3 位置随动系统与调速系统的比较3.6 全控型电力电子器件组成的SPWM变压变频调速系统3.6.1 变频调速的基本控制方式3.6.2 模拟式SPWM变压变频调速系统3.6.3 微机控制的SPWM变压变频调速系统简介3.7 习题第4章 拉普拉斯变换4.1 拉氏变换4.1.1 拉氏变换的定义4.1.2 典型时间函数的拉氏变换4.2 拉氏变换的性质4.2.1 线性性质4.2.2 实数域的位移定理(延时定理)4.2.3 复数域的位移性质(平移定理)4.2.4 相似性质4.2.5 原函数导数的象函数(微分定理)4.2.6 原函数积分的象函数(积分定理)4.2.7 终值定理4.2.8 初值定理4.2.9 卷积定理4.3 拉氏反变换4.3.1 拉氏反变换的概念4.3.2 部分分式展开法4.4 用拉氏变换解线性定常微分方程4.5 习题第5章 系统的数学模型5.1 传递函数5.1.1 传递函数的定义5.1.2 传递函数的求法5.1.3 传递函数的性质5.2 典型环节的传递函数5.2.1 比例环节5.2.2 惯性环节5.2.3 微分环节5.2.4 积分环节5.2.5 振荡环节5.2.6 延时环节5.3 系统的传递函数方框图及其简化5.3.1 传递函数方框图5.3.2 传递函数方框图的等效变换5.3.3 直流电动机与伺服电动机的传递函数5.4 反馈控制系统的传递函数5.4.1 输入量作用下系统传递函数和系统的输出5.4.2 扰动量作用下的闭环传递函数和系统的输出5.4.3 输入量和扰动量同时作用时系统总的输出5.5 典型自动控制系统的数学模型5.5.1 水位控制系统5.5.2 具有转速负反馈的直流调速系统5.5.3 转速及电流双闭环直流调速系统5.5.4 位置随动系统5.6 习题第6章 频率特性6.1 频率特性的基本概念6.1.1 频率响应与频率特性6.1.2 频率特性与传递函数的关系6.1.3 频率特性的求法6.2 频率特性的图示方法6.2.1 频率特性的极坐标图6.2.2 频率特性的对数坐标图6.3 最小相位系统和非最小相位系统6.3.1 最小相位传递函数与最小相位系统6.3.2 产生非最小相位的环节6.4　系统的闭环频率特性6.4.1 闭环频率特性6.4.2 频率特性的特征量6.5 习题第7章 自动控制系统的稳定性分析7.1 系统稳定性的初步概念7.1.1 稳定的概念和定义7.1.2 造成系统不稳定的原因7.1.3 系统稳定的充要条件7.2 劳斯稳定判据7.3 奈奎斯特稳定判据7.3.1 奈奎斯特稳定判据7.3.2 奈氏判据应用举例7.3.3 穿越的概念7.3.4 对数频率判据7.4 系统的相对稳定性7.4.1 相位裕量7.4.2 幅值裕量7.5 典型自动控制系统稳定性分析7.5.1 二阶系统的稳定性分析7.5.2 典型三阶系统的稳定性分析7.5.3 延迟环节对系统稳定性的影响7.6 习题第8章 自动控制系统的稳态性能分析8.1 系统稳态误差的概念8.1.1 系统的误差与偏差8.1.2 误差的一般计算8.1.3 系统的稳态误差和稳态偏差8.2 与输入信号有关的稳态误差8.2.1 跟踪稳态误差essr8.2.2 与系统结构参数的关系8.2.3 与之间的系统8.2.4 由系统开环对数频率特性分析系统的稳态性能8.3 扰动作用下的稳态误差8.3.1 扰动稳态误差的求取8.3.2 扰动稳态误差与系统结构参数间的关系8.4 系统稳态性能分析举例8.5 习题第9章 瞬态响应分析9.1 时间响应的概念9.1.1 控制系统典型的输入信号9.1.2 瞬态响应和稳态响应9.2 一阶系统的时间响应9.2.1 一阶系统的数学模型9.2.2 一阶系统的单位阶跃响应9.2.3 一阶系统的单位脉冲响应9.2.4 响应之间的关系9.3 二阶系统的时间响应9.3.1 典型二阶系统的数学模型9.3.2 二阶系统的单位阶跃响应9.4 瞬态响应的性能指标9.4.1 性能指标及其计算9.4.2 二阶系统计算举例9.5 频域性能指标与时域性能指标间的关系9.5.1 相对谐振峰值与控制系统振荡性能指标间的关系9.5.2 谐振频率及带宽与时域性能指标间的关系9.5.3 相位裕量及穿越频率与时域性能指标之间的关系9.6 习题第10章 自动控制系统的校正10.1 系统的校正10.1.1 校正的含义10.1.2 校正的实质10.1.3 校正方式10.2 串联校正10.2.1 相位超前校正10.2.2 相位滞后校正10.2.3 相位滞后—超前校正10.3 PID校正10.3.1 PID控制规律分析10.3.2 PID调节器的设计10.4 反馈校正10.4.1 反馈校正的作用10.4.2 反馈校正应用举例10.5 顺馈补偿10.5.1 输入顺馈补偿10.5.2 扰动顺馈补偿10.6 习题参考文献

为适应现代制造业发展的需要，根据教育部提出的“高等职业教育为制造业和现代服务业培养高技能型紧缺人才的任务”，组织编写了《普通高等教育应用型人才培养系列教材》。本书被列入该系列教材。　　本书内容包括自动控制系统的一般概念、自动控制系统的基本部件、典型自动控制系统的定性分析、拉普拉斯变换、系统的数学模型、频率特性、自动控制系统的稳定性分析、自动控制系统的稳态性能分析、瞬态响应分析、自动控制系统的校正等。　　本书力求突出针对性和实用性，理论分析以适度够用为限。在讲清基本概念的前提下，注重介绍分析的思路和方法，以求帮助读者学会应用控制理论来解决工程的实际问题。　　本书可供高等职业技术学院、高等专科学校、成人和民办高校机电、模具、数控等专业的学生作为教材，亦可供有关工程技术人员参考。