高職高專電氣自動化技術專業規劃教材 自動控製原理與係統 9787512300415 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名:高職高專電氣自動化技術專業規劃教材 自動控製原理與係統

：17.60元

售價：12.8元,便宜4.8元,摺扣72

作者:王詩軍

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2010-01-01

ISBN：9787512300415

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.281kg

編輯推薦

內容提要

本書為高職高專電氣自動化技術專業規劃教材。
本書分為兩篇九章，上篇為自動控製原理部分，包括自動控製係統的基本概念、數學模型、自動控製的時域分析法和頻域分析法、自動控製係統的校正。下篇為自動控製係統部分，包括單閉環調速係統、轉速、電流雙閉環直流調速係統、可逆直流調速係統、直流脈寬調速係統。
本書可作為高職高專自動化類、電力技術類等專業自動控製原理與係統課程的教材，也可供相關工程技術人員參考。

目錄

作者介紹

文摘

序言

自動控製理論與實踐：深入解析現代工程的核心驅動力 在飛速發展的現代工業和科技領域，自動化技術扮演著愈發核心的角色。從精密的航空航天係統到日常生活的智能傢電，再到大規模的生産製造流程，自動控製係統無處不在，它們是提升效率、保證質量、保障安全的關鍵。本書旨在為高職高專電氣自動化技術專業的學生提供一套係統、深入且極具實踐指導意義的自動控製理論與係統知識體係。我們將剝離冗餘的概念，聚焦於最能體現自動化技術精髓和實際應用的核心內容，力求讓讀者在掌握理論知識的同時，也能深刻理解其背後的工程原理與實踐挑戰。 第一章 自動控製係統概述：理解控製的本質與發展 本章將帶領讀者踏入自動控製的世界，從最基礎的定義齣發，闡明自動控製的內涵、作用以及在現代社會中的重要地位。我們將探討控製係統的基本組成部分，包括控製器、被控對象、傳感器和執行器，並分析它們之間的相互關係。此外，我們將簡要迴顧自動控製理論的發展曆程，瞭解從早期經驗性控製到現代數學化、智能化控製的演變，這有助於讀者建立起對該學科的宏觀認識。最後，我們會介紹幾種典型的自動控製係統，如閉環控製係統和開環控製係統，並分析它們的優缺點及適用場景，為後續深入學習奠定基礎。 第二章 係統建模與描述：為控製對象“畫像” 要實現對一個係統的有效控製，首先必須對其進行準確的數學描述，即係統建模。本章將詳細介紹各種常用的係統建模方法，包括物理模型法和實驗辨識法。我們將重點講解如何將現實世界中的物理係統（如機械、電氣、液壓等）轉化為數學模型，例如微分方程、傳遞函數和狀態空間方程。 微分方程模型： 這是描述動態係統最基礎的形式，通過分析係統的物理定律（如牛頓定律、基爾霍夫定律等）推導齣描述係統狀態變量隨時間變化的方程。我們將學習如何建立和求解這些方程，以理解係統的瞬態和穩態行為。 傳遞函數模型： 在頻域分析中，傳遞函數是描述係統輸入輸齣關係的強大工具。本章將深入講解如何從微分方程模型推導齣傳遞函數，並闡述傳遞函數在分析係統特性（如增益、相頻特性）方麵的作用。我們將學習拉普拉斯變換在傳遞函數推導中的應用。 狀態空間模型： 這種模型以一組一階微分方程描述係統的內部狀態，能夠更全麵地反映係統的動態特性，尤其適用於多輸入輸齣（MIMO）係統和更復雜的係統分析。我們將學習如何構建狀態空間方程，並理解狀態嚮量的物理意義。 掌握瞭這些建模方法，讀者就具備瞭將復雜的工程問題轉化為可分析的數學模型的關鍵能力。 第三章 綫性定常係統時域分析：洞察係統響應的動態過程 本章將聚焦於綫性定常（LTI）係統，這是自動控製理論分析的基礎。我們將深入研究係統在不同輸入信號（如單位階躍信號、單位斜坡信號、單位衝激信號）作用下的時域響應特性。 瞬態響應分析： 讀者將學習如何通過分析係統的階躍響應來評價其動態性能，包括上升時間、峰值時間、超調量和調節時間等關鍵指標。理解這些指標的意義，有助於我們判斷係統的快速性、穩定性和精確性。 穩態誤差分析： 無論係統如何響應，最終都可能存在一個與期望輸齣值之間的偏差，即穩態誤差。本章將詳細介紹不同類型係統（零型、一型、二型係統）在不同穩態輸入下的穩態誤差特性，以及如何通過調整係統結構（如增加積分環節）來消除或減小穩態誤差。 穩定性分析： 穩定性是自動控製係統最基本的要求。我們將介紹李雅普諾夫穩定性理論的基本概念，並重點講解如何利用勞斯判據（Routh Criterion）來判斷綫性定常係統的穩定性。理解穩定性判據，是確保係統能夠正常工作的先決條件。 通過時域分析，讀者將能夠直觀地理解自動控製係統的動態行為，並初步掌握評價和改進係統性能的方法。 第四章 綫性定常係統頻域分析：從頻率視角揭示係統特性 頻域分析是自動控製理論的另一重要分支，它通過分析係統對不同頻率信號的響應來揭示係統的特性。本章將帶領讀者深入理解這一分析方法。 頻率響應： 我們將學習如何繪製係統的幅頻特性麯綫和相頻特性麯綫（即奈奎斯特圖和伯德圖）。這些圖形能夠直觀地反映係統在不同頻率下的增益和相移特性，為係統設計和分析提供重要的依據。 穩定性判據（頻域）： 基於頻率響應，我們將介紹奈奎斯特穩定判據（Nyquist Criterion）和根軌跡法。奈奎斯特判據能夠判斷係統的穩定性，即使對於非綫性係統也有一定的藉鑒意義。根軌跡法則通過分析係統特徵方程的根隨係統增益變化的軌跡，來評估係統的穩定性和動態性能。 性能指標（頻域）： 除瞭穩定性，我們還將從頻域角度理解係統的其他性能指標，如帶寬、增益裕度和相角裕度。這些指標與時域的瞬態響應指標相互關聯，提供瞭另一種審視係統性能的視角。 頻域分析提供瞭強大的工具，能夠幫助工程師在更廣泛的範圍內設計和優化控製係統。 第五章 PID控製器設計與應用：工業自動化中最常用的控製策略 比例-積分-微分（PID）控製器是工業界應用最廣泛、最經典的一類控製器。本章將對PID控製器進行深入的講解和應用分析。 PID控製器原理： 我們將詳細闡述比例（P）、積分（I）和微分（D）控製各自的作用及其對係統響應的影響。理解每個環節的貢獻，是閤理整定PID參數的基礎。 PID參數整定： 如何選擇閤適的PID參數（Kp, Ki, Kd）是實現係統良好性能的關鍵。本章將介紹多種常用的PID參數整定方法，包括手動整定法、經驗公式法（如齊格勒-尼科爾斯法）以及基於模型的方法。我們將分析各種方法的優缺點和適用範圍。 PID控製器的改進與應用： 除瞭基本的PID控製器，我們還將介紹一些PID控製器的改進形式，如PI-D控製器、比例-微分-積分（PDF）控製器等。同時，我們將通過具體的工業應用案例，如電機調速、溫度控製、液位控製等，展示PID控製器在實際工程中的強大威力。 通過本章的學習，讀者將能夠熟練掌握PID控製器的設計、整定和應用，為解決實際工程問題打下堅實的基礎。 第六章 現代控製理論基礎：走嚮更復雜的控製係統 隨著科技的發展，許多實際控製係統不再是簡單的綫性定常係統，而是具有多變量、時變、非綫性等復雜特性的係統。本章將引入現代控製理論的基本概念，為讀者打開通往更先進控製技術的大門。 狀態觀測器： 在實際係統中，並非所有狀態變量都能直接測量。狀態觀測器能夠根據係統的輸入和輸齣信息來估計係統的內部狀態。我們將介紹觀測器的基本原理和設計方法。 綫性二次型調節器（LQR）： LQR是一種基於最優控製理論的控製器設計方法，能夠根據預設的性能指標（如二次型代價函數）來設計最優的控製器增益。 模糊控製與神經網絡控製簡介： 隨著人工智能技術的發展，模糊控製和神經網絡控製等智能控製方法在處理復雜非綫性係統方麵展現齣獨特的優勢。本章將對這些智能控製方法進行初步的介紹，讓讀者瞭解其基本思想和應用前景。 本章將為讀者提供更廣闊的視野，使其認識到自動控製理論的不斷發展和創新。 第七章 控製係統設計與仿真：理論聯係實際的橋梁 理論知識最終需要通過實踐來檢驗和應用。本章將重點關注控製係統的設計流程，並引入仿真技術作為重要的輔助手段。 係統設計流程： 我們將梳理從係統需求分析、模型建立、控製器設計到係統仿真與驗證的完整工程設計流程，幫助讀者理解一個控製係統是如何從概念走嚮現實的。 仿真軟件應用： 掌握常用的控製係統仿真軟件（如MATLAB/Simulink）是現代工程師必備的技能。我們將介紹如何利用這些軟件搭建係統模型、設計控製器、進行仿真實驗，並分析仿真結果。通過仿真，讀者可以直觀地觀察係統的動態行為，並對控製器參數進行優化，從而降低實際調試的風險和成本。 實際工程案例分析： 本章將穿插一些實際的工程案例分析，例如工業機器人控製、交通信號燈控製、電力係統穩定控製等，展示不同控製理論和方法在不同領域的應用。 通過本章的學習，讀者將能夠更好地將所學的理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。 第八章 係統實現與調試：從理論到硬件的飛躍 最終，控製係統需要通過硬件來實現。本章將簡要介紹控製係統的硬件實現與調試過程。 硬件組成： 介紹實現自動控製係統所需的典型硬件組件，如傳感器（溫度、壓力、位置等）、執行器（電機、閥門、繼電器等）、控製器（PLC、微控製器等）以及信號處理電路。 基本調試方法： 探討在硬件實現過程中可能遇到的問題，以及一些基本的調試技巧和注意事項，例如信號的采集與處理、控製信號的輸齣與執行、以及係統集成後的聯閤調試。 本章的內容將幫助讀者理解理論知識在實際硬件係統中的落地過程，為他們未來參與實際工程項目打下基礎。 本書的編寫宗旨是提供一個清晰、實用且與時俱進的自動控製理論與係統學習平颱。我們力求通過詳實的理論講解、生動的案例分析和必要的仿真輔助，幫助高職高專電氣自動化技術專業的學生建立紮實的專業基礎，掌握核心的控製技術，為他們未來的職業生涯奠定堅實的基礎，使其能夠勝任自動化技術領域的各類工程設計、開發、調試與維護工作。