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自动控制原理(第4版)


作者:
主编:王辉
定价:
68.00 元
版面字数:
560.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
页数:
432
最新
印次时间:
2026年1月
ISBN:
978-7-04-064783-9
物料号:
64783-00
出版时间:
2025年9月
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
自动控制原理

本书是工业和信息化部“十二五”规划教材。哈尔滨工程大学“自动控制理论”课程于2023年获批国家级一流本科课程。本书与“智慧树”网站已上线的哈尔滨工程大学“自动控制理论”课程的“MOOC”和“知识图谱”配套使用。本书共分8章,全面系统地介绍了自动控制理论经典部分的基本概念、模型、分析和设计方法及应用,具体包括自动控制的基本概念,控制系统在时域和复数域中的数学模型及其简化;线性系统的时域分析法、复数域根轨迹法、频域分析法及校正与设计等方法;非线性控制系统的相平面和描述函数法等基本分析方法;线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性和稳态误差、动态性能分析以及数字校正等问题。

本书以船舶航向控制系统、船舶横摇减摇鳍控制系统、机械臂控制系统为应用实例贯穿全书,给出了经典控制理论在实际对象中的应用方法。全书内容取材新颖、阐述深入浅出,理论分析紧密联系工程应用,凸显工程特色。

本书为新形态教材,通过配套的“知识图谱+AI助手”对全书的知识点进行一体化设计的导学引领,书中针对重难点知识点制作了讲解视频、知识图谱、配套练习等数字化学习资源,读者扫描相应的二维码即可在线学习,可提升读者对全书知识点的有效理解并提高自主学习效率。

本书可作为高等工科院校自动化类、电气类、电子信息类、仪器类、计算机类、机械类、交通运输类、海洋工程类等专业学生的教材,亦可供相关专业的研究生或从事相关专业的工程技术人员参考,特别适合于面向船舶自动化方向的本科生和从事船舶自动化领域研究的研究生及工程技术人员学习参考。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 绪论
        • §1.1 自动控制的发展历程
          • 1.1.1 自动控制理论的萌芽
            • 1.1.2 经典控制理论
              • 1.1.3 现代控制理论
                • 1.1.4 大系统理论的发展
                  • 1.1.5 智能控制理论的发展
                  • §1.2 自动控制的一般概念
                    • 1.2.1 自动控制相关定义
                      • 1.2.2 自动控制系统分类
                        • 1.2.3 自动控制系统基本组成
                        • §1.3 自动控制系统的基本工作原理
                          • 1.3.1 自动控制基本工作形式
                            • 1.3.2 反馈控制原理
                              • 1.3.3 偏差控制与扰动控制
                              • §1.4 对自动控制系统的基本要求
                                • 1.4.1 稳定性
                                  • 1.4.2 快速性
                                    • 1.4.3 准确性
                                    • §1.5 自动控制系统应用实例
                                      • 1.5.1 船舶航向控制系统
                                        • 1.5.2 船舶横摇减摇鳍控制系统
                                          • 1.5.3 机械臂控制系统
                                          • 习题
                                          • 第2章 控制系统的数学模型
                                            • §2.1 控制系统的数学模型概述
                                              • 2.1.1 数学模型的定义
                                                • 2.1.2 数学模型的分类
                                                  • 2.1.3 控制系统的建模方法
                                                  • §2.2 控制系统的时域数学模型
                                                    • 2.2.1 控制系统微分方程的建立
                                                      • 2.2.2 非线性微分方程的线性化
                                                      • §2.3 控制系统的复数域数学模型
                                                        • 2.3.1 传递函数
                                                          • 2.3.2 控制系统典型环节传递函数
                                                            • 2.3.3 典型控制元件的传递函数
                                                            • §2.4 控制系统的结构图和信号流图
                                                              • 2.4.1 控制系统的结构图及其化简
                                                                • 2.4.2 信号流图
                                                                • §2.5 反馈控制系统的传递函数
                                                                  • §2.6 控制系统建模实例
                                                                    • 习题
                                                                    • 第3章 线性系统的时域分析法
                                                                      • §3.1 线性系统的时域分析基础
                                                                        • 3.1.1 时域分析的特点和零初始状态
                                                                          • 3.1.2 典型输入信号
                                                                            • 3.1.3 典型性能指标
                                                                            • §3.2 一阶系统时域分析
                                                                              • 3.2.1 典型一阶系统的数学模型
                                                                                • 3.2.2 一阶系统时域响应
                                                                                • §3.3 二阶系统时域分析
                                                                                  • 3.3.1 典型二阶系统的数学模型
                                                                                    • 3.3.2 二阶系统的单位阶跃响应
                                                                                      • 3.3.3 二阶系统的动态过程分析
                                                                                        • 3.3.4 二阶系统的单位冲激响应
                                                                                          • 3.3.5 二阶系统性能指标的改善方法
                                                                                          • §3.4 高阶系统的时域分析
                                                                                            • §3.5 线性系统的稳定性分析
                                                                                              • 3.5.1 稳定性的概念
                                                                                                • 3.5.2 控制系统稳定的数学条件
                                                                                                  • 3.5.3 劳斯稳定判据
                                                                                                  • §3.6 线性系统稳态误差的分析与计算
                                                                                                    • 3.6.1 稳态误差的基本概念
                                                                                                      • 3.6.2 稳态误差的一般计算方法
                                                                                                        • 3.6.3 减小稳态误差的措施
                                                                                                        • §3.7 控制系统的时域分析实例
                                                                                                          • 习题
                                                                                                          • 第4章 线性系统的根轨迹法
                                                                                                            • §4.1 根轨迹的基本概念
                                                                                                              • 4.1.1 反馈控制系统的根轨迹
                                                                                                                • 4.1.2 根轨迹方程
                                                                                                                • §4.2 根轨迹的绘制
                                                                                                                  • 4.2.1 180°根轨迹绘制的基本规则
                                                                                                                    • 4.2.2 零度根轨迹绘制的基本规则
                                                                                                                      • 4.2.3 参量根轨迹
                                                                                                                      • §4.3 控制系统性能的根轨迹法分析
                                                                                                                        • 4.3.1 闭环零、极点分布对系统性能的影响分析
                                                                                                                          • 4.3.2 开环零、极点分布对系统性能的影响分析
                                                                                                                          • §4.4 控制系统的根轨迹法分析实例
                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                            • 第5章 线性系统的频域分析法
                                                                                                                              • §5.1 频率特性
                                                                                                                                • 5.1.1 频率特性的基本概念
                                                                                                                                  • 5.1.2 频率特性的几何表示
                                                                                                                                  • §5.2 典型环节与开环系统的频率特性
                                                                                                                                    • 5.2.1 典型环节的频率特性
                                                                                                                                      • 5.2.2 开环幅相曲线的绘制
                                                                                                                                        • 5.2.3 开环对数频率特性曲线的绘制
                                                                                                                                          • 5.2.4 延迟环节与延迟系统的频率特性
                                                                                                                                            • 5.2.5 确定传递函数的频域实验法
                                                                                                                                            • §5.3 频率域稳定性分析
                                                                                                                                              • 5.3.1 奈奎斯特稳定判据的数学基础
                                                                                                                                                • 5.3.2 奈奎斯特稳定判据
                                                                                                                                                  • 5.3.3 对数频率稳定判据
                                                                                                                                                    • 5.3.4 稳定裕度
                                                                                                                                                    • §5.4 闭环系统的频域性能指标
                                                                                                                                                      • 5.4.1 系统闭环频率特性
                                                                                                                                                        • 5.4.2 系统闭环频率特性与时域性能指标的关系
                                                                                                                                                        • §5.5 系统开环频率特性与时域性能指标的关系
                                                                                                                                                          • §5.6 控制系统的频域分析实例
                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                            • 第6章 线性系统的校正设计
                                                                                                                                                              • §6.1 系统设计的基本问题
                                                                                                                                                                • 6.1.1 线性控制系统的设计步骤
                                                                                                                                                                  • 6.1.2 系统校正的定义
                                                                                                                                                                    • 6.1.3 校正方案
                                                                                                                                                                      • 6.1.4 校正方法
                                                                                                                                                                        • 6.1.5 基本控制规律
                                                                                                                                                                        • §6.2 分析法校正
                                                                                                                                                                          • 6.2.1 串联超前校正
                                                                                                                                                                            • 6.2.2 串联滞后校正
                                                                                                                                                                              • 6.2.3 滞后-超前校正
                                                                                                                                                                              • §6.3 根轨迹法校正
                                                                                                                                                                                • 6.3.1 根轨迹法校正的基本思路
                                                                                                                                                                                  • 6.3.2 根轨迹法微分校正
                                                                                                                                                                                    • 6.3.3 根轨迹法积分校正
                                                                                                                                                                                    • §6.4 综合法校正
                                                                                                                                                                                      • 6.4.1 综合法校正的基本问题
                                                                                                                                                                                        • 6.4.2 综合法串联校正
                                                                                                                                                                                          • 6.4.3 综合法反馈校正
                                                                                                                                                                                          • §6.5 复合校正
                                                                                                                                                                                            • 6.5.1 按扰动补偿的复合控制
                                                                                                                                                                                              • 6.5.2 按输入补偿的复合控制
                                                                                                                                                                                              • §6.6 控制系统校正设计实例
                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                • 第7章 非线性控制系统分析
                                                                                                                                                                                                  • §7.1 非线性控制系统概述
                                                                                                                                                                                                    • 7.1.1 非线性控制系统的基本概念
                                                                                                                                                                                                      • 7.1.2 非线性控制系统的特点
                                                                                                                                                                                                      • §7.2 描述函数法
                                                                                                                                                                                                        • 7.2.1 描述函数定义
                                                                                                                                                                                                          • 7.2.2 典型非线性特性的描述函数
                                                                                                                                                                                                            • 7.2.3 负倒描述函数
                                                                                                                                                                                                              • 7.2.4 奈奎斯特稳定判据在非线性控制系统中的应用
                                                                                                                                                                                                              • §7.3 相平面法
                                                                                                                                                                                                                • 7.3.1 相平面的基本概念
                                                                                                                                                                                                                  • 7.3.2 相轨迹的特点
                                                                                                                                                                                                                    • 7.3.3 相轨迹的绘制方法
                                                                                                                                                                                                                      • 7.3.4 由相平面图求时间解
                                                                                                                                                                                                                        • 7.3.5 线性控制系统的相轨迹
                                                                                                                                                                                                                        • §7.4 非线性控制系统分析实例
                                                                                                                                                                                                                          • 习题
                                                                                                                                                                                                                          • 第8章 线性离散控制系统的分析与设计
                                                                                                                                                                                                                            • §8.1 线性离散系统的一般概念
                                                                                                                                                                                                                              • 8.1.1 信号的分类
                                                                                                                                                                                                                                • 8.1.2 离散系统的典型结构
                                                                                                                                                                                                                                  • 8.1.3 离散系统的特点
                                                                                                                                                                                                                                  • §8.2 信号的采样与保持
                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.1 信号的采样
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2.2 信号的保持
                                                                                                                                                                                                                                      • §8.3 线性离散控制系统的数学模型
                                                                                                                                                                                                                                        • 8.3.1 线性差分方程
                                                                                                                                                                                                                                          • 8.3.2 脉冲传递函数
                                                                                                                                                                                                                                          • §8.4 线性离散控制系统的稳定性分析
                                                                                                                                                                                                                                            • 8.4.1 s域到z域的映射
                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4.2 线性离散控制系统稳定的充窑条件
                                                                                                                                                                                                                                                • 8.4.3 线性离散控制系统的稳定性判据
                                                                                                                                                                                                                                                • §8.5 线性离散控制系统的时间响应
                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.5.1 线性离散控制系统的动态响应
                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.5.2 线性离散控制系统的稳态响应
                                                                                                                                                                                                                                                    • §8.6 线性离散控制系统设计
                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.6.1 数字控制器模拟化设计方法
                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.6.2 数字控制器的脉冲传递函数
                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.6.3 最少拍系统设计
                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.6.4 无纹波最少拍系统设计
                                                                                                                                                                                                                                                            • §8.7 线性离散控制系统的分析与设计实例
                                                                                                                                                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                              • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                                              相关图书