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經典教材，很多高校的考研指定書

內容簡介

　　《自動控製原理（第6版）》本書比較全麵地闡述瞭自動控製的基本理論與應用。全書共分十章，前八章著重介紹經典控製理論及應用，後兩章介紹現代控製理論中的綫性係統理論和*優控製理論。
本書精選瞭第五版中的主要內容，加強瞭對基本理論及其工程應用的闡述。書中深入淺齣地介紹瞭自動控製的基本概念，控製係統在時域、頻域和復域中的數學模型及其結構圖和信號流圖;比較全麵地闡述瞭綫性控製係統的時域分析法、根軌跡法、頻域分析法以及校正和設計等方法;對綫性離散係統的基礎理論、數學模型、穩定性及穩態誤差、動態性能分析以及數字校正等問題，進行瞭比較詳細的討論;在非綫性控製係統分析方麵，給齣瞭相平麵和描述函數兩種常用的分析方法，對目前應用日益增多的非綫性控製的逆係統方法也作瞭較為詳細的介紹;*後兩章根據高新技術發展的需要，係統地闡述瞭綫性係統的狀態空間分析與綜閤，以及動態係統的*優控製等方法。書末給齣的兩個附錄，可供讀者在學習中查閱。

作者簡介

　　鬍壽鬆，1937年生於南京，1960年畢業於北京航空航天大學自動控製係，長期緻力於控製理論與應用的研究和教學，現任南京航空航天大學教授、博士生導師、***教學名師。近年來，主持國傢自然科學基金項目5項，省那級科研項目8項，發錶論文200餘篇；自1961年起一直擔任“自動控製原理”課程主講，該課程被評為“2003年***精品課程”，1980年起先後主講“現代控製理論”、“*優控製理論”等8門本科及研究生課程；齣版《自動控製原理》、《自動控製原理簡明教程》、《*優控製理論與係統》等教材、專著與譯著15部，教學軟件《自動控製原理電子版1.0》1套。曾獲***教學成果奬5項，全國高等學校優秀教材奬1項，省部級教學成果奬、優秀教材奬、科技進步奬等5項；2003年獲首屆***教學名師奬。

目錄

第六版前言

第一章 自動控製的一般概念

1-1 自動控製的基本原理與方式

1-2 自動控製係統示例

1-3 自動控製係統的分類

1-4 對自動控製係統的基本要求

1-5 自動控製係統的分析與設計工具

習題

第二章 控製係統的數學模型

2-1 控製係統的時域數學模型

2-2 控製係統的復數域數學模型

2-3 控製係統的結構圖與信號流圖

2-4 控製係統建模實例

習題

第三章 綫性係統的時域分析法

3-1 係統時間響應的性能指標

3-2 一階係統的時域分析

3-3 二階係統的時域分析

3-4 高階係統的時域分析

3-5 綫性係統的穩定性分析

3-6 綫性係統的穩態誤差計算

3-7 控製係統時域設計

習題

第四章 綫性係統的根軌跡法

4-1 根軌跡法的基本概念

4-2 根軌跡繪製的基本法則

4-3 廣義根軌跡

4-4 係統性能的分析

4-5 控製係統復域設計

習題

第五章 綫性係統的頻域分析法

5-1 頻率特性

5-2 典型環節與開環係統的頻率特性

5-3 頻率域穩定判據

5-4 穩定裕度

5-5 閉環係統的頻域性能指標

5-6 控製係統頻域設計

習題

第六章 綫性係統的校正方法

6-1 係統的設計與校正問題

6-2 常用校正裝置及其特性

6-3 串聯校正

6-4 前饋校正

6-5 復閤校正

6-6 控製係統校正設計

習題

第七章 綫性離散係統的分析與校正

7-1 離散係統的基本概念

7-2 信號的采樣與保持

7-3 z變換理論

7-4 離散係統的數學模型

7-5 離散係統的穩定性與穩態誤差

7-6 離散係統的動態性能分析

7-7 離散係統的數字校正

7-8 離散控製係統設計

習題

第八章 非綫性控製係統分析

8-1 非綫性控製係統概述

8-2 常見非綫性特性及其對係統運動的影響

8-3 相平麵法

8-4 描述函數法

8-5 非綫性控製的逆係統方法

8-6 非綫性控製係統設計

習題

第九章 綫性係統的狀態空間分析與綜閤

9-1 綫性係統的狀態空間描述

9-2 綫性係統的可控性與可觀測性

9-3 綫性定常係統的反饋結構及狀態觀測器

9-4 李雅普諾夫穩定性分析

9-5 控製係統狀態空間設計

習題

第十章 動態係統的最優控製方法

10-1 最優控製的一般概念

10-2 最優控製中的變分法

10-3 極小值原理及其應用

10-4 綫性二次型問題的最優控製

10-5 控製係統優化設計

習題

參考文獻

附錄A 傅裏葉變換和拉普拉斯變換

附錄B MATLAB輔助分析與設計法

名詞索引

精彩書摘

　　（3）飽和特性

　　飽和特性的等效增益麯綫錶明，飽和現象將使係統的開環增益在飽和區時下降。控製係統設計時，為使功能元件得到充分利用，應力求使功放級首先進入飽和；為獲得較好的動態性能，應通過選擇閤適綫性區增益和飽和電壓，使係統既能獲得較小的超調量，又能保證較大的開環增益，減小穩態誤差。飽和區對係統運動的影響如圖8—8（c）中虛綫所示，其中實綫為綫性係統輸齣響應。

　　（4）間隙特性

　　間隙的存在，相當於死區的影響，降低係統的跟蹤精度。由於間隙為非單值函數，對於相同的輸入值x（t），輸齣y（t）的取值還取決於x（t）的符號，因而受其影響負載係統的運動變化劇烈。首先分析能量的變化，由於主動輪轉嚮時，需要越過兩倍的齒隙，其間不驅動負載，因而導緻能量積纍。當主動輪越過齒隙重新驅動負載時，積纍能量的釋放將使負載運動變化加劇。若間隙過大，則蓄能過多，將會造成係統自振。若分析等效增益麯綫，可以發現，在主動輪轉嚮和越過齒隙的瞬間，等效增益麯綫發生切變。而在x（t）過零處，等效增益將産生+∞到—∞的跳變。x（t）信號過零時，k趨於+∞，x（t）以高頻振蕩形式收斂，而過零後，k由—∞趨於0，係統閉環不穩定，輸齣錶現為迅速發散。上述分析錶明，間隙特性將嚴重影響係統的性能，如圖8—8（d）中虛綫所示，其中實綫為綫性係統輸齣響應。

　　（5）摩擦特性

　　摩擦對係統性能的影響最主要的是造成係統低速運動的不平滑性，即當係統的輸入軸作低速平穩運轉時，輸齣軸的鏇轉呈現跳躍式的變化。這種低速爬行現象是由靜摩擦到動摩擦的跳變産生的。傳動機構的結構圖如圖8—9（a）所示，其中J為轉動慣量，i為齒輪係速比，θ（t）為輸

　　齣軸角度，由於輸入轉矩需要剋服靜態轉矩F1方使輸齣軸由靜止開始轉動，而一旦輸齣軸轉動，摩擦轉矩即由F1迅速降為動態轉矩F2，因而造成輸齣軸在小角度（零附近）産生跳躍式變化。反映在等效增益上，在x（t）為零處錶現為能量為F1的正脈衝和能量為F1—F2的負脈衝。對於雷達、天文望遠鏡、火炮等高精度控製係統，這種脈衝式的輸齣變化産生的低速爬行現象往往導緻不能跟蹤目標，甚至丟失目標，如圖8—9（b）中虛綫所示。

　　以上主要是通過等效增益概念在一般意義上針對特定的係統定性分析瞭常見非綫性因素對係統性能的影響，在其他情況下不一定適用，具體問題必須具體分析。而欲獲得較為準確的結論，還應采用有效的方法對非綫性係統作進一步的定量分析和研究。

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