高职高专电气自动化技术专业规划教材 自动控制原理与系统

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王诗军 著
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店铺: 炫丽之舞图书专营店
出版社: 中国电力出版社
ISBN:9787512300415
商品编码:29866342777
包装:平装
出版时间:2010-01-01

具体描述

基本信息

书名:高职高专电气自动化技术专业规划教材 自动控制原理与系统

定价:17.60元

作者:王诗军

出版社:中国电力出版社

出版日期:2010-01-01

ISBN:9787512300415

字数:

页码:

版次:1

装帧:平装

开本:16开

商品重量:0.281kg

编辑推荐


内容提要


本书为高职高专电气自动化技术专业规划教材。
本书分为两篇九章,上篇为自动控制原理部分,包括自动控制系统的基本概念、数学模型、自动控制的时域分析法和频域分析法、自动控制系统的校正。下篇为自动控制系统部分,包括单闭环调速系统、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。
本书可作为高职高专自动化类、电力技术类等专业自动控制原理与系统课程的教材,也可供相关工程技术人员参考。

目录


前言
上篇 自动控制原理
章 自动控制系统的基本概念
节 开环控制与闭环控制
第二节 自动控制系统的分类
第三节 对控制系统的性能要求
第四节 研究自动控制系统的方法
本章小结
思考题与习题
第二章 自动控制系统的数学模型
节 控制系统的微分方程
第二节 拉普拉斯变换及其应用
第三节 传递函数
第四节 控制系统的框图及其等效变换
第五节 自动控制系统的传递函数
本章小结
思考题与习题
第三章 自动控制系统的时域分析法
节 典型输入信号
第二节 一阶系统阶跃响应分析
第三节 二阶系统阶跃响应分析
第四节 控制系统的稳定性及稳定判据
第五节 自动控制系统稳态性能分析
本章小结
思考题与习题
第四章 控制系统的频域分析法
节 频率特性的基本概念
第二节 典型环节 的Bode图
第三节 控制系统的开环Bode图的绘制
第四节 对数频率稳定判据与稳定裕量
第五节 控制系统性能的频域分析
第六节 频率特性法分析系统性能举例
本章小结
思考题与习题
第五章 控制系统的校正
节 系统校正设计基础
第二节 控制系统的工程设计方法
第三节 自动控制系统频率特性校正设计示例
本章小结
思考题与习题
下篇 自动控制系统
第六章 直流调速系统
节 直流调速系统概述
第二节 转速负反馈单闭环有静差调速系统
第三节 转速负反馈无静差调速系统
本章小结
思考题与习题
第七章 双闭环直流调速系统
节 转速、电流双闭环调速系统
第二节 双闭环直流调速系统的工程设计
本章小结
思考题与习题
第八章 直流可逆调速系统
节 实现可逆运行的主电路的几种形式
第二节 有环流可逆调速系统
第三节 逻辑控制无环流可逆直流调速系统
本章小结
思考题与习题
第九章 直流脉宽调速系统
节 直流脉宽调制电路的工作原理
第二节 脉宽调速系统的控制电路
本章小结
思考题与习题
附录A 常用函数的拉氏变换和2变换表
附录B 控制系统的模拟试验与MATLAB仿真
参考文献

作者介绍


文摘


序言



自动控制原理与系统:揭秘现代工业的“智慧大脑” 在飞速发展的科技浪潮中,自动控制技术已渗透到我们生活的方方面面,从家用电器到尖端航空航天,无不闪耀着其智慧的光芒。它如同现代工业的“智慧大脑”,赋予机械设备自主思考、精准执行的能力,极大地提升了生产效率、产品质量和安全性。本书旨在深入浅出地剖析自动控制技术的奥秘,带领读者一同探索其核心原理,掌握设计与应用的关键方法,为投身于电气自动化技术领域的莘莘学子和技术人员搭建坚实的理论基础和实践桥梁。 一、 自动控制系统的基石:系统建模与分析 任何复杂的系统,都离不开对其内在规律的准确把握。在自动控制领域,系统建模是理解和设计控制器的首要步骤。本书将从最基础的概念入手,系统地介绍不同类型的系统模型,包括: 时域模型: 重点讲解微分方程、传递函数等在描述系统动态行为方面的应用。读者将学习如何根据物理定律和工程经验,构建系统的数学模型,并通过分析模型的时域响应(如阶跃响应、脉冲响应)来理解系统的瞬态和稳态特性,如上升时间、超调量、稳态误差等,从而初步判断系统的性能。 频域模型: 介绍频率响应的概念,以及如何利用幅频特性和相频特性来刻画系统的动态行为。读者将学习如何绘制伯德图、奈奎斯特图等,并通过这些图线分析系统的稳定性、带宽等关键指标。频域分析方法在控制器设计中尤为重要,能够直观地反映系统对不同频率信号的响应,为优化控制器的频率特性提供指导。 根轨迹法: 探索系统极点位置与系统性能之间的内在联系。通过绘制闭环系统极点随开环增益变化的轨迹,读者可以直观地了解不同增益参数对系统稳定性和动态响应的影响,并以此为依据进行参数整定。 状态空间模型: 作为更现代、更通用的系统描述方法,状态空间模型能够更全面地表达系统的内部状态和输入输出关系,尤其适用于多输入多输出(MIMO)系统和非线性系统的分析。本书将详细阐述状态向量、状态方程、输出方程等概念,并介绍如何进行状态空间的模型变换和分析。 通过对这些建模方法的掌握,读者将具备将实际的物理系统抽象为数学模型的能力,这是后续进行系统分析和控制器设计的基础。 二、 稳定性的守护者:系统稳定性分析 自动控制系统的首要目标是稳定运行。一个不稳定的系统,无论其动态性能有多优异,都无法投入实际应用。本书将深入探讨系统的稳定性问题,并提供多种分析工具: 代数稳定性判据: 详细介绍劳斯-霍尔维茨判据,通过判断特征方程的系数来确定系统的稳定性,无需求解特征方程的根,具有较高的计算效率。 几何稳定性判据: 重点讲解奈奎斯特稳定判据和伯德图判据。奈奎斯特判据通过分析开环传递函数的Nyquist曲线与复平面上-1点的包围关系来判断闭环系统的稳定性,直观且适用于所有线性定常系统。伯德图判据则通过幅裕和相裕的概念,提供了一种在频域中进行稳定性分析的简便方法,并且与控制器设计紧密结合。 李雅普诺夫稳定性理论: 介绍更普适的非线性系统稳定性分析方法。读者将学习如何构造李雅普诺夫函数,并通过判断其导数的符号来判定系统的稳定性,这一方法在分析复杂非线性系统时具有不可替代的作用。 掌握这些稳定性判据,读者将能够准确判断一个控制系统是否稳定,并为后续的系统优化和控制器设计提供重要的约束条件。 三、 精准的指挥家:控制器设计与综合 有了对系统的深刻理解和对稳定性的保障,接下来便是设计能够实现预期控制目标的控制器。本书将覆盖多种经典的控制器设计方法: PID控制器: 作为应用最广泛、最基础的控制器,PID(比例-积分-微分)控制器因其结构简单、易于实现、适用范围广等优点而备受青睐。本书将详细解析比例(P)、积分(I)、微分(D)三个环节的作用机理,并介绍多种PID参数整定方法,如经验法、 Ziegler-Nichols法、内模控制法等,使读者能够根据实际系统特性和性能要求,设计出性能优良的PID控制器。 超前/滞后校正: 介绍如何通过串联或并联校正装置来改善系统的动态性能。读者将学习如何根据系统开环频率特性,设计超前、滞后或超前-滞后校正网络,以达到提高系统稳定裕度、减小稳态误差、改善瞬态响应等目的。 超前-滞后校正: 结合了超前和滞后校正的优点,能够更有效地改善系统的性能。 状态反馈控制器: 在状态空间理论的基础上,介绍如何设计基于状态反馈的控制器。通过将系统的状态变量作为输入反馈到控制器,可以实现对系统更精确、更灵活的控制。本书将重点讲解极点配置法,使读者能够根据期望的闭环极点位置来设计状态反馈增益矩阵。 观测器设计: 当系统的所有状态变量无法直接测量时,需要设计状态观测器来估计系统的状态。本书将介绍降阶观测器和全阶观测器的设计原理,并探讨观测器增益的选取方法,以保证状态估计的准确性和快速性。 线性二次型调节器(LQR): 作为最优控制的一种典型方法,LQR通过最小化一个二次型性能指标来设计最优状态反馈控制器。本书将介绍LQR的设计流程,使读者能够为给定的系统和性能指标找到最优的控制规律。 本书的控制器设计部分强调理论与实践的结合,通过丰富的实例和仿真分析,帮助读者将抽象的控制理论转化为具体的工程应用。 四、 现代控制的探索:先进控制理论简介 除了经典的控制方法,本书还将适时引入一些现代控制理论的精华,为读者打开更广阔的视野: 模糊控制: 介绍模糊逻辑在控制系统设计中的应用。通过利用人类的经验和知识,将语言变量转化为精确的控制信号,实现对复杂、非线性、难以精确建模的系统的控制。 神经网络控制: 探讨如何利用神经网络的学习能力来逼近复杂的控制规律,实现自适应和智能控制。 自适应控制: 介绍当系统参数发生变化时,如何设计能够实时调整控制器参数以维持系统性能的自适应控制器。 鲁棒控制: 探讨如何在存在模型不确定性和外部干扰的情况下,设计出性能稳定可靠的控制器。 这些先进控制理论的引入,将使读者对未来自动控制技术的发展趋势有所了解,并为进一步深入研究打下基础。 五、 实践的检验:仿真与实验 理论知识的学习离不开实践的检验。本书将鼓励读者利用现代化的仿真工具(如MATLAB/Simulink)来验证所学的控制原理和设计方法。通过搭建仿真模型,观察不同控制器参数对系统响应的影响,可以更直观地理解理论知识。同时,本书也将为读者提供一些典型的实验项目,引导读者在实际硬件平台上进行控制系统的搭建、调试和验证,从而将理论知识转化为实际的工程能力。 目标读者: 本书适合于高等职业技术学院、高等专科学校电气自动化技术、机电一体化技术、自动化仪表等相关专业的学生,以及从事自动化控制技术工作的工程师和技术人员。 学习本书,您将能够: 深刻理解自动控制系统的基本原理和核心概念。 熟练掌握系统建模、分析和稳定性判据的应用。 掌握多种经典和现代控制器的设计方法,并能应用于实际问题。 初步了解先进控制理论的发展方向。 具备利用仿真工具进行控制系统设计和优化的能力。 为进一步学习更高级的自动化技术奠定坚实基础。 自动控制技术是现代科技进步的驱动力之一,掌握其精髓,就如同掌握了驱动现代工业高效运转的“密钥”。本书期待与您一同踏上这段探索自动控制奥秘的精彩旅程,为未来的自动化事业贡献您的力量!

用户评价

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作为一名长期在电气自动化领域工作的工程师,我一直关注着行业内的最新技术和教学发展。最近有幸拜读了《高职高专电气自动化技术专业规划教材——自动控制原理与系统》,这本书给我留下了深刻的印象。它不仅仅是一本教科书,更像是一份浓缩了行业经验的实践指南。书中对自动控制系统的分析方法,从时域到频域,再到复域,层层递进,逻辑清晰,能够帮助读者建立起完整的知识体系。我尤其欣赏书中对于系统稳定性的深入探讨,包括各种稳定性判据的推导和应用,以及如何通过设计控制器来改善系统的稳定性。这对于确保自动化系统的安全可靠运行至关重要。书中还详细介绍了各种控制器类型,如比例控制器、积分控制器、微分控制器以及它们的组合,并给出了具体的工程设计思路。这对于我理解和优化现有控制系统,以及设计新的控制方案都有很大的启发。另外,书中对各种典型的自动控制系统,如伺服系统、位置控制系统等,进行了详细的分析,并结合实际案例,让我能够更直观地理解理论知识在工程中的应用。书中还引入了一些先进的控制技术,如模糊控制、神经网络控制等,虽然篇幅不长,但足以引发读者对这些前沿技术的兴趣,并为进一步深入学习提供方向。总而言之,这本书的编写水平很高,内容详实,条理清晰,能够满足高职高专学生的学习需求,同时也对行业内的专业人士具有一定的参考价值。

评分

这本书的出版,我感到非常欣喜,因为它填补了我在学习自动控制原理时遇到的许多困惑。此前,我曾阅读过一些国外引进的教材,虽然理论扎实,但语言风格和教学模式与国内的教育体系存在一些差异,常常让我感到难以适应。而这本《高职高专电气自动化技术专业规划教材——自动控制原理与系统》,则完全符合国内高职高专的教学需求。它在内容的选择上,紧密结合了行业发展趋势和实际应用需求,重点突出了核心的自动控制理论和方法。书中对模糊逻辑控制和神经网络控制的介绍,虽然篇幅不多,但足以让学生对这些现代控制理论有一个初步的了解,并为他们未来接触更复杂的控制系统打下基础。我特别欣赏书中对各种控制系统实例的分析,例如对伺服系统的动态特性分析,以及如何通过调整控制器参数来改善系统的性能。这些案例的引入,让抽象的理论知识变得更加具体和生动,有助于学生将所学知识与实际工程应用联系起来。此外,书中还穿插了一些关于系统故障诊断和安全性的讨论,这对于培养学生的风险意识和工程伦理具有积极意义。总而言之,这本书是一本非常优秀的高职高专教材,它不仅能够帮助学生掌握自动控制的基本原理,更能培养他们解决实际工程问题的能力。

评分

作为一名曾经在该领域学习并从事相关工作的学生,我深知一本优秀的教材对于打牢专业基础的重要性。这本《高职高专电气自动化技术专业规划教材——自动控制原理与系统》,正是这样一本值得推荐的好书。它在内容的深度和广度上都做得相当不错,能够满足高职高专学生的学习需求。从系统建模到控制器设计,再到系统性能的分析与优化,每一个环节都进行了详细的阐述。我尤其欣赏书中对根轨迹法的讲解,它不仅仅介绍了绘制方法,更深入地分析了根轨迹与系统性能之间的关系,这对于理解和设计控制器至关重要。书中还对系统的频率响应进行了详细的介绍,包括波特图和奈奎斯特图等,这些都是分析系统稳定性和动态响应的重要工具。我记得在学习过程中,曾为理解某些复杂的数学推导而苦恼,但这本书通过清晰的图示和逐步的讲解,极大地降低了学习难度。它还结合了大量的实例,让理论知识的应用更加直观。这对于我们这些即将步入社会的学生来说,是非常宝贵的。这本书无疑为我们提供了一个坚实的理论基础,让我们能够更好地应对未来工作中遇到的各种挑战。

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这本书,我从头到尾都仔细研读了几遍,每次都有新的体会。它不仅仅是关于自动控制的理论知识,更是一种解决工程问题的思维方式的启蒙。从第一章关于系统建模的讲解,就让我意识到,理解和描述一个物理系统是多么重要,而不同的建模方法,如拉普拉斯变换,则为我们提供了强有力的数学工具。书中对传递函数的详细阐述,以及如何利用传递函数来分析系统的特性,是理解后续章节的基础。当我读到关于系统稳定性分析时,我被根轨迹法所吸引,它直观地展示了系统参数变化对系统稳定性的影响,这对于工程设计具有重要的指导意义。而频率响应分析,尤其是波特图,则为我打开了另一扇窗,让我能够从不同的角度去理解系统的性能,并为控制器设计提供了依据。书中对于PID控制器的详细讲解,可以说是全书的亮点之一,它不仅解释了P、I、D各自的作用,还深入探讨了参数整定的方法,以及如何克服比例微分饱和等实际工程中的难题。这让我明白了,理论知识的掌握,最终是为了更好地解决实际问题。这本书的内容安排合理,逻辑性强,语言精练,图文并茂,极大地提升了我的学习效率。

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这本书的出版,对于高职高专电气自动化技术专业的学生来说,无疑是一件好事。作为一名在这一领域摸爬滚打多年的技术人员,我深知自动控制原理的重要性。这本书在内容的选择和编排上,都做得相当到位。它从最基本的系统建模开始,逐步深入到各种控制策略的设计和分析。我特别欣赏书中对状态空间方法的介绍,它提供了一种更为通用的方法来描述和分析线性系统,并且能够处理多输入多输出系统。书中还对系统的能控性和能观性进行了详细的阐述,这对于设计状态反馈控制器和状态观测器至关重要。我记得在实际工作中,曾遇到过一些复杂的控制问题,而通过回顾和运用书中介绍的状态空间方法,我能够更有效地找到解决方案。书中还对一些现代控制理论,如最优控制和自适应控制,进行了初步的介绍,这为学生进一步深入学习和研究提供了方向。总之,这本书的编写水平很高,内容翔实,逻辑清晰,能够帮助学生建立起扎实的自动控制理论基础,并为他们未来的职业发展打下坚实的基础。

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作为一名对自动化技术充满热情的业余爱好者,我一直渴望能有一本能够系统地学习自动控制原理的书籍。当我在书店偶然翻阅到这本《高职高专电气自动化技术专业规划教材——自动控制原理与系统》时,我感觉像是找到了宝藏。这本书的语言通俗易懂,没有过多的专业术语,即使是我这样的初学者,也能很快地理解其中的内容。书中从最基础的信号和系统概念讲起,逐步深入到自动控制系统的设计和分析。我特别喜欢书中关于系统辨识的章节,它介绍了多种识别系统模型的方法,并给出了一些实际应用的例子。这让我了解到,在实际工程中,我们往往需要从实际的输入输出数据中来获取系统的模型,而不是直接知道系统的数学表达式。书中还对各种控制器进行了详细的介绍,包括PID控制器、前馈控制器等,并解释了它们在不同应用场景下的优势和局限性。我尝试着根据书中的方法,在我的业余项目中应用了一些简单的控制策略,效果显著。这本书让我对自动控制技术有了更深入的认识,也激发了我进一步学习的兴趣。我相信,对于任何想要了解自动控制原理的读者来说,这本书都是一个绝佳的选择。

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在我看来,一本好的教材,应该能够引导读者主动思考,激发学习的兴趣。这本《高职高专电气自动化技术专业规划教材——自动控制原理与系统》,在这方面做得非常出色。书中并非简单地罗列概念和公式,而是通过设问、引导,让读者在理解的基础上进行思考。例如,在讲解反馈控制时,书中会先提出一个实际问题,然后引导读者思考如何通过反馈来解决这个问题,从而自然而然地引入反馈控制的概念。这种教学方式,能够有效地提高学生的学习主动性。书中对各种控制策略的介绍,从最基础的PID控制,到现代的模糊控制和神经网络控制,都进行了清晰的阐述,并对比了它们各自的优缺点。这有助于学生根据不同的应用场景,选择合适的控制策略。我特别喜欢书中关于PID控制器参数整定的讨论,它不仅介绍了理论上的方法,还结合实际的工程经验,提供了一些实用的技巧。这对于提高控制系统的性能,解决实际工程问题具有重要的指导意义。总而言之,这本书是一本集理论性、实用性和启发性于一体的优秀教材,它能够帮助学生建立起扎实的自动控制理论基础,并培养他们解决实际工程问题的能力。

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当我第一次拿起这本《高职高专电气自动化技术专业规划教材——自动控制原理与系统》时,我便被它严谨的学术态度和清晰的教学思路所吸引。作为一名在教育一线工作的教师,我深知一本好的教材对学生学习的影响。这本书在内容安排上,充分考虑了高职高专学生的知识背景和认知规律,从浅入深,循序渐进。书中对自动控制系统的基本组成部分,如传感器、控制器、执行器等,都进行了详细的介绍,并分析了它们在系统中的作用。这有助于学生建立起对整个自动化系统的宏观认识。我对书中关于时域分析方法的讲解印象深刻,它详细介绍了单位阶跃响应、单位斜坡响应等概念,并分析了系统响应时间、超调量等关键性能指标。这对于理解和评估系统的动态性能至关重要。书中还对系统的开环和闭环控制进行了比较分析,阐述了闭环控制在提高系统精度、减小干扰方面的重要作用。我尤其欣赏书中对频率响应分析的详尽阐述,包括波特图、奈奎斯特图等,以及如何利用这些图来分析系统的稳定性和动态性能。这些内容对于培养学生的工程分析能力非常有益。总的来说,这是一本集理论性、系统性和实用性于一体的优秀教材,能够帮助学生打下坚实的自动控制理论基础。

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在我的职业生涯中,自动控制原理一直是支撑我解决实际工程问题的一项核心技能。因此,当我看到这本《高职高专电气自动化技术专业规划教材——自动控制原理与系统》时,我立刻被它吸引住了。我认为,一本优秀的教材,应该能够将复杂的概念以最易于理解的方式呈现出来,并且能够引导读者主动思考,而不是仅仅被动接受。这本书在这方面做得相当出色。它从最基本的信号与系统出发,逐步引入了反馈控制的基本概念,并清晰地解释了反馈控制的优势和必要性。书中对各种数学模型,如微分方程模型、传递函数模型、状态空间模型等,都进行了详细的介绍,并解释了它们各自的适用范围和优缺点。这对于我理解不同系统在不同场景下的建模方式非常有帮助。我特别喜欢书中关于根轨迹的讲解,它不仅解释了根轨迹的绘制方法,还深入剖析了根轨迹与系统稳定性和动态响应之间的关系,这对于分析和设计控制器有着重要的指导意义。书中还通过大量的图表和实例,将抽象的数学推导具象化,使读者能够更直观地理解控制系统的行为。例如,在讲解奈奎斯特稳定判据时,书中提供的图示清晰明了,让我能够快速掌握其核心思想。这本书的出版,对于提升高职高专电气自动化技术专业学生的理论水平和实践能力,将起到至关重要的作用。

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这本书的出版,无疑为高职高专电气自动化技术专业的学生们提供了一份宝贵的学习资料。作为一名从该专业毕业的学生,我深知理论知识与实践应用之间的鸿沟,而一本好的教材,就如同连接这鸿沟的桥梁。我曾经在学习自动控制原理时,翻阅过不少书籍,有的过于晦涩难懂,有的则流于表面,难以深入。而这本书的出现,恰恰填补了这一市场空白。它在内容编排上,紧密结合了高职高专的教学特点,既保证了理论的系统性,又注重了知识的实用性。从基础的系统建模,到复杂的控制策略,再到实际工程中的应用案例,都进行了详尽的阐述。尤其值得一提的是,书中对一些抽象的概念,如传递函数、根轨迹、频率特性等,都通过生动的图示和具体的例子进行了形象的解释,极大地降低了学习难度,让原本枯燥的理论变得鲜活起来。我特别喜欢书中对PID控制的讲解,从原理到参数整定,再到实际应用中可能遇到的问题及解决办法,都介绍得非常到位。这对于我们这些未来要走向自动化生产一线的技术人员来说,是至关重要的。此外,书中还穿插了一些现代控制理论的基础知识,为进一步学习打下了坚实的基础。尽管我已毕业,但当我翻阅此书时,仍能从中获得新的启发,这充分说明了其内容的深度和广度。我想,对于正在学习或即将学习这门课程的学生而言,这本书无疑会成为他们学习路上的良师益友,帮助他们建立起扎实的理论基础,为将来的职业发展铺平道路。

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