自动控制技术及应用

本书从实际应用出发,介绍了自动控制的基本理论及其工程应用,内容包括自动控制系统的基本概念,控制系统的数学模型,拉斯变换与拉斯反变换,系统的时域分析法、PID调节对系统性能指标的影响等内容,结合MATLAB、EWB软件构造仿真模型、实验等形式强调物理概念、减少繁琐数学推导、加深理解，本书注意突出重点、讲练结合，以"温馨提示”形式对重点知识进行总结归纳。全书有较多的例题和习题，并在每章开始配有学习目标，每章后附有小结，以利巩固基础知识和训练解决实际问题的能力。

刘老师是首批重量示范校自动工程学院专业教师，曾获省级教学名师奖。负责过两门省级精品课程的建设，对自动化教学有深刻理解和教学经验。

章 自动控制系统概述 / 1 1.1 自动控制的基本概念 / 1 1.1.1 了解自动控制系统 / 2 1.1.2 控制系统中的信号 / 4 1.2 自动控制的基本方式 / 5 1.2.1 开环控制系统 / 5 1.2.2 闭环控制系统 / 6 1.2.3 复合控制系统 / 7 1.3 控制系统的性能指标 / 8 1.4 自动控制系统的分类 / 10 1.5 趣味了解自动控制理论的发展 / 12 你知道吗？ 自动控制技术在都江堰水利工程中的应用 / 13 本章回顾 / 15 习题1 / 15 第2章 自动控制系统的数学模型 / 18 2.1 控制系统的微分方程 / 19 2.1.1 建立微分方程 / 19 2.1.2 拉斯变换与拉斯反变换 / 20 2.1.3 用拉普拉斯变换求解线性微分方程 / 27 2.2 线性系统的传递函数 / 28 2.2.1 传递函数的基本概念 / 28 2.2.2 传递函数的求取方法 / 29 2.2.3 典型环节的传递函数 / 34 2.2.4 典型环节阶跃响应实验 / 49 2.3 动态结构图 / 51 2.3.1 动态结构图的建立 / 52 2.3.2 动态结构图的等效变换 / 54 2.4 控制系统的传递函数 / 60 你知道吗？ / 63 汽车发动机燃油供给系统的闭环控制 / 63 本章回顾 / 65 习题2 / 65 第3章 时域分析法 / 69 3.1 控制系统的典型输入信号及其性能指标 / 70 3.2 一阶系统的时域分析 / 74 3.2.1 一阶系统的数学模型及性能分析 / 74 3.2.2 一阶系统阶跃响应实验 / 79 3.3 二阶系统的时域分析 / 81 3.3.1 二阶系统数学模型及性能分析 / 81 3.3.2 二阶系统阶跃响应实验 / 88 3.3.3 二阶系统性能的改善 / 90 3.4 高阶系统的动态分析 / 92 3.5 控制系统的稳定性分析 / 94 3.5.1 系统稳定的充要条件与劳斯稳定判据 / 95 3.5.2 控制系统稳定性研究实验 / 102 3.6 控制系统的稳态误差分析 / 104 3.6.1 稳态误差的分析与计算 / 104 3.6.2 系统稳态误差研究实验 / 111 你知道吗？ / 113 自动控制技术在工业机器人中的应用 / 113 本章回顾 / 116 习题3 / 116 第4章 PID调节器 / 119 4.1 PID调节器的作用 / 119 4.2 PID控制中P、I、D的意义 / 121 4.3 PID控制的动态校正实验 / 123 4.4 带PID功能的变频器MM440简介 / 126 4.4.1 MM440变频器的外部端子及参数设置 / 126 4.4.2 MM440变频器的模拟量控制运行操作 / 128 4.4.3 MM440变频器的PID控制运行操作 / 130 4.5 西门子S7-200PLC中的PID指令介绍 / 134 你知道吗？ / 136 闭环控制在飞机自动驾驶仪控制系统中的应用 / 136 本章回顾 / 138 习题4 / 138 第5章 PID控制系统应用举例 / 139 5.1 变频恒压供水系统 / 140 5.1.1 变频恒压供水系统的工作原理 / 140 5.1.2 恒压供水系统的设计 / 141 5.2 基于PLC、变频器的转速闭环调速系统 / 142 5.2.1 转速闭环调速系统的工作原理 / 143 5.2.2 基于PLC、变频器的闭环调速系统的设计 / 143 5.3 基于MATLAB的球杆系统 / 148 5.3.1 球杆系统的工作原理 / 148 5.3.2 基于MATLAB的球杆系统系统的设计 / 148 5.4 基于LABVIEW的位置控制系统 / 152 5.4.1 位置控制系统的工作原理 / 152 5.4.2 位置控制系统的设计 / 152 你知道吗？ / 155 自动控制技术在太阳能电池板自动跟踪系统中的应用 / 155 本章回顾 / 158 习题5 / 158 第6章 MATLAB7.0软件及其Simulink模块介绍 / 159 6.1 Simulink功能模块 / 159 6.2 Simulink的启动与退出 / 160 6.3 Simulink的操作 / 163 第7章 EWB软件的使用 / 168 7.1 EWB基本界面 / 168 7.2 示波器的使用 / 173 7.3 自动延时开关的使用 / 176 附录A 中英文对照的名词术语索引表 附录B 本书常用字符表 附录C 常用函数的拉斯变换表 参考文献 / 181