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編輯推薦

　　在指導思想上，強調與IT技術的結閤。隨著科技的進步，利用現代手段完成運動方程的直接求解和工程計算已不再睏難。為此，《工程控製基礎/全國高等學校自動化專業係列教材·普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》引入瞭計算機在控製係統分析、設計和仿真等方麵的應用。
　　在體係結構上，理清“三縱三橫”。“三縱”指係統在三域（時域、復域、頻域）中的數學模型，結閤係統的數學模型，講清工程求解與理論計算之間的內在聯係與區彆，使學習者統觀全局，樹立一個“縱嚮”的思路；“三橫”指掌握係統分析的三要素：穩定性、靜態特性和動態特性，抓住係統分析設計的關鍵，有利於學習者建立一個“橫嚮”的思路。
　　在內容安排上，堅持“加強基礎、削枝強乾”。強化計算機的輔助設計，淡化工程求解的過程分析；增加工程實例，講清物理概念；引入計算機控製技術，利用計算機特有的存儲、運算、比較、判斷、交互及外圍設備的優勢，實現“根據不同對象選擇不同的控製策略，根據不同的要求采用不同的整定參數”來改善係統的控製質量。

內容簡介

　　《工程控製基礎/全國高等學校自動化專業係列教材·普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》的主要任務是講清自動控製係統的基本原理，指導學生學會對實際控製係統的抽象，完成機構圖的繪製、數學模型的建立和對控製係統的分析與設計。主要包括係統在三域（時域、復域、頻域）中的數學模型，係統分析的三要素（穩定性、靜態特性和動態特性），以及基於根軌跡法和頻率法設計係統各種校正裝置的方法，等等。
　　MATLAB是當前一種常用的計算機輔助設計軟件，它為控製係統的分析與設計提供瞭專用的工具包。《工程控製基礎/全國高等學校自動化專業係列教材·普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》在各章都將介紹MATI.AB的相關應用。本書基本概念清晰，工程實例豐富，配有大量習題（包括一般題、深入題、實際題和MATLAB題）。
　　《工程控製基礎/全國高等學校自動化專業係列教材·普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》可作為高等學校工科各專業，如電子信息類、機械工程類、電氣工程類、儀器儀錶類、工程物理類等專業本科生學習控製理論的教材，也可供相關領域專業技術人員參考。

作者簡介

　　田作華，上海交通大學教授、博士生導師。1946年10月生，1970年畢業於上海交通大學自動化係，專業方嚮：控製理論與控製工程。現任教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會副主任委員，指導性自動化專業規範課題組負責人。先後主持完成各類課題50餘項，發錶論文150餘篇，其中SCI、EI收錄50餘篇。長期從事教學工作，主編控製類教材兩本，獲省部級優秀教學成果一等奬1項、優秀教材一等奬2項、二等奬1項，主講課程7門。

內頁插圖

目錄

第1章 導論
1.1 引言
1.2 自動控製係統的基本原理和組成
1.2.1 自動控製係統基本原理
1.2.2 自動控製係統的組成
1.3 自動控製係統的分類
1.3.1 按信號的傳遞路徑來分
1.3.2 按係統輸齣信號的變化規律來分
1.3.3 按係統傳輸信號的性質來分
1.3.4 按係統的輸入輸齣特性不同來分
1.4 控製係統實例
1.4.1 內燃機的轉速控製係統
1.4.2 角度隨動係統
1.5 本書概貌
習題

第2章 控製係統的數學模型
2.1 控製係統的時域數學模型——微分方程
2.1.1 係統的微分方程舉例
2.1.2 非綫性係統的綫性化
2.2 控製係統的復域數學模型——傳遞函數
2.2.1 傳遞函數定義
2.2.2 傳遞函數性質
2.3 控製係統的頻域數學模型——頻率特性
2.4 典型環節及其傳遞函數
2.4.1 比例環節
2.4.2 微分環節
2.4.3 積分環節
2.4.4 慣性環節（非周期環節）
2.4.5 振蕩環節
2.4.6 時間延遲環節（時滯環節）
2.5 控製係統的方塊圖
2.5.1 係統方塊圖
2.5.2 方塊圖的基本運算法則
2.5.3 係統常用的傳遞函數
2.5.4 方塊圖的簡化法則
2.6 信號流圖
2.6.1 幾個定義
2.6.2 信號流圖的性質及運算法則
2.6.3 信號流圖與方塊圖之間等效關係
2.6.4 梅遜（Mason）公式
2.7 物理元件和係統的數學模型
2.7.1 機械係統
2.7.2 電氣係統
2.7.3 熱力係統
2.7.4 液位係統
2.7.5 典型位置隨動係統的數學模型
2.8 MATLAB在係統數學模型轉換中的應用
2.8.1 MATLAB中傳遞函數的分式多項式的錶示
2.8.2 傳遞函數的零極點錶示
2.8.3 用MATLAB計算係統的傳遞函數
2.8.4 MATLAB中多項式與因式分解形式的互相轉換
小結
習題

第3章 自動控製係統的時域分析
3.1 常用的典型測試信號
3.1.1 階躍信號
3.1.2 速度信號（斜坡信號）
3.1.3 加速度信號（拋物綫信號）
3.1.4 脈衝信號
3.1.5 正弦信號
3.2 控製係統的穩定牲分析
3.2.1 穩定性的基本概念
3.2.2 綫性定常係統穩定的充分必要條件
3.2.3 勞斯（Routh）穩定性判據
……

第4章 根軌跡法
第5章 綫性係統的頻域分析——頻率響應法
第6章 綫性控製係統的設計
第7章 非綫性反饋控製係統
第8章 計算機控製係統
附錄1 常見係統的根軌跡
附錄2 拉氏變換及z變換錶
附錄3 常用校正裝置
參考文獻

前言/序言

　　工業現代化的基礎是工業自動化。自動控製技術的廣泛應用不僅可以大幅度地提高投入産齣比，而且在減輕勞動強度、提高産品質量方麵有著不可替代的巨大作用。當今世界科學技術突飛猛進，新技術不斷湧現，這一方麵給自動化學科的發展帶來瞭絕好的機遇，同時也帶來瞭嚴峻的挑戰。
　　（1）信息技術進步所帶來的巨大j中擊。
　　我國目前的自動化專業主要由以前的自動控製、工業自動化、工業電氣自動化、生産過程自動化等專業組成，主要研究“過程控製”、“運動控製”的基本原理與實際應用，分析手段基本上是沿用傳統的工程求解技術，調節方式則以PID為主。經過幾十年的深入研究與應用實踐，人們已積纍瞭一套完整有效的控製理論與實用技術，並在長期的生産實踐中取得瞭輝煌的業績。但也應看到，隨著科技的進步，生産中對控製的要求越來越高，先後提齣多入多齣控製、非綫性控製、不確定模型控製及優化控製等。它們嚮傳統控製理論的建模方式、分析手段、設計思想提齣瞭挑戰。20世紀60年代初，隨著現代控製理論的齣現，特彆是後來IT技術的發展突飛猛進，計算機在自動控製領域的應用與普及，突破瞭長期睏擾人們的時空製約，為控製的新思想、新理論、新技術發現、發展與實現提供瞭廣闊的天地。
　　（2）國民經濟産業結構調整和優化升級所帶來的巨大j中擊。
　　隨著科技的進步和改革的深入發展，推進産業結構調整和優化升級，轉變經濟增長方式，是目前提高經濟增長質量的重要途徑和迫切任務。從目前的形勢來看，我國的産業結構調整存在著一個明顯的趨勢：機械嚮電子靠，強電嚮弱電靠，弱電嚮計算機、信息靠。這既是經濟發展的必然，也是自身生存的需要。
　　當前，各學科如何在保持自身特色的基礎上，以信息為龍頭，發揮各自優勢，趕超世界先進水平，已成為當前一個熱門的話題。作為以研究“係統”為主攻方嚮的“自動化”專業，無論在其內容還是在形式上，都存在一個如何保持專業特點，摒棄陳腐落後，納收先進技術的問題，都存在一個如何跟上形勢發展，適應社會人纔需求，重新審視構建自動化專業人纔培養新平颱的問題。特彆是IT技術的發展，《自動控製原理》正從傳統的專業課嚮目前的專業基礎課演變，成為“電子信息教學平颱”的重要組成部分，開設的麵越來越廣，受教育的對象越來越多。從以前主要麵嚮弱電類專業，現已擴展到強電類、機械類、材料類、交通運輸類乃至管理類、醫學類，實際上它已成為現代專業技術人纔必須掌握的一門專業基礎。
　　根據我們目前已掌握的教材、教學計劃來看，國外對自動控製的教學相當重視，絕大部分的工科專業都設有“控製工程”或與此相類似的課程，並普遍采用計算機輔助設計、虛擬儀器，來完成對控製係統的分析設計。
　　緊跟科技的進步、適應形勢的發展，編製齣適應具有中國特色的《控製工程基礎》教材，勢在必行。
　　根據我國目前自動控製教學現狀和實際工程的特點，我們在編寫過程中，遵循“加強基礎，削枝強乾，注重應用，逐步更新”的原則，在保持傳統教材主要內容特點的基礎上，力求做到：
　　（1）在指導思想上：強調與IT技術的結閤。
　　我們認為：自動化專業的基礎是“信息”、核心是“控製”、著眼點應立足於“係統”。有人認為IT就是指通信、計算機，這是一種狹隘片麵的理解。其實自動化也屬於IT的範疇，而且有著更廣、更豐富的內涵，它包括瞭信息的獲取（檢測、儀錶）、信息的處理（計算機）、信息的傳輸（通信），它從“係統”的角度，對客觀事物進行抽象、建模、分析和設計，是更高層次上的信息集成。目前的“自動控製原理”在內容上自喻是“經典控製理論”，采用的分析手段是“經典”的工程求解法。應當承認這種工程求解法，對係統的分析設計發揮瞭很大的作用，但隨著科技的進步，利用現代手段完成運動方程的直接求解和工程計算已不再睏難。為此，本教材引入瞭計算機在控製係統分析、設計和仿真等內容的介紹。
　　（2）在體係結構上：理清“三縱三橫”。
　　這裏講的“三縱”：指係統在三域（時域、復域、頻域）中的數學模型；“三橫”：指係統特性（穩定性、穩態特性、動態特性）的三分析。
　　“三縱”：結閤係統的數學模型，講清工程求解與理論計算之間的內在聯係與區彆。具體地說，就是要搞清楚第1章圖1-12所示的幾種數學模型之間的相互關係。
　　這裏需指齣：對於一個具體的係統，人們可以根據對象的特點、工程的要求、求解的方便及本人的習慣，人為地建立各個不同域中的數學模型，如時域中的數學模型——微分方程，復域中的數學模型——傳遞函數或頻域中的數學模型——頻率特性，這些數學模型之間存在著嚴格的數學變換關係。學習中，所有問題的分析與求解都是建立在數學模型基礎上的。
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