《全國高等學校自動化專業系列教材:自動控制原理(上冊)(第2版)》比較地覆蓋了大學本科"自動控制理論"課程的主要內容,是大學的本科基礎教材。《全國高等學校自動化專業系列教材:自動控制原理(上冊)(第2版)》在處理傳統控制理論與狀態空間控制理論的關系上,采取"數學描述統一,工程研究分開"的方法。在狀態空間控制理論的陳述方法上,《全國高等學校自動化專業系列教材:自動控制原理(上冊)(第2版)》努力避免單調的數學論證模式,而盡量聯系工程實際,這些特點使本書既保持應有的理論水平,又適合于實際教學使用。
本書上冊敘述控制系統的數學描述(經典的和狀態空間的)和經典控制理論的大部分內容,下冊除敘述非線性系統和采樣系統外,主要敘述狀態空間控制理論和控制。
本書可作為自動化專業本科生的教科書,也可作為其他與控制有關的專業的本科生與研究生以及科技與工程人員的參考書。
吳麒,清華大學自動化系教授,博土研究生導師,中國自動化學會榮譽理事。1952年畢業于清華大學電機工程系,1959年獲蘇聯技術科學副博士學位,長期從事控制理論和控制工程的教學科研工作.與同事合作編著有《自動控制原理》、《多變量頻率域控制理論》和《控制系統的智能設計》等書,在國內外發表學術論文40余篇。
王詩宓,清華大學自動化系教授。1967年畢業于清華大學動力機械系,1983年獲英國曼徹斯特大學理工學院哲學博土學位,長期從事控制理論與應用的教學和研究。主要研究方向為預測控制、容錯控制、過程控制。獨立或合作編著有《多變量控制系統的分析和設計》、《過程控制》、《先進過程控制》和《自動控制理論例題習題集》,在國內外發表學術論文40余篇。
第1章 緒論
1.1 自動控制
1.2 反饋控制
1.3 按擾動控制
1.4 控制器的構成
1.5 隨動系統與恒值調節系統
1.6 自動控制理論的發展簡史
1.7 自動控制學科在中國的發展歷程
附錄1 中國學者在自動控制理論方面的研究成果
第2章 控制系統的數學描述
2.1 引言
2.2 運動對象的微分方程描述
2.2.1 列寫原始運動方程組
2.2.2 非線性方程的線性化
2.2.3 為復雜對象建立數學模型
2.2.4 從原始方程組導出單變量微分方程
2.2.5 離散時間運動方程
2.3 微分方程的解的結構與運動的模態
2.4 微分方程的解在初始時刻的跳變
2.5 拉普拉斯變換
2.5.1 拉普拉斯變換的定義
2.5.2 拉普拉斯變換的基本性質
2.5.3 用拉普拉斯變換解線性微分方程
2.6 運動對象的狀態空間描述
2.6.1 狀態變量、狀態向量與狀態空間
2.6.2 狀態方程與輸出方程
2.6.3 從原始方程組導出狀態方程組
2.6.4 狀態向量的變換
2.7 矩陣指數函數
2.7.1 矩陣指數函數的定義與基本性質
2.7.2 用矩陣指數函數解狀態方程
2.8 狀態轉移矩陣
2.9 運動對象的傳遞函數描述
2.9.1 傳遞函數
2.9.2 框圖
2.9.3 傳遞函數的極點與零點
2.9.4 傳遞函數的解耦零點
2.9.5 傳遞函數矩陣
2.9.6 狀態空間描述下的傳遞函數矩陣
2.10 閉環系統的傳遞函數
2.10.1 復雜框圖的傳遞函數
2.10.2 閉環系統的傳遞函數
2.11 控制系統的基本單元
2.12 信號流圖
2.13 控制系統的系統矩陣描述
2.13.1 廣義狀態方程與系統矩陣
2.13.2 系統矩陣描述下的傳遞函數矩陣
2.14 系統矩陣的嚴格系統等價變換
2.14.1 嚴格系統等價變換
2.14.2 傳遞函數矩陣的史密斯-麥克米倫標準形
2.14.3 傳遞函數矩陣的極點和零點
2.15 閉環系統的特征多項式
2.16 小結
附錄2.1 從框圖求傳遞函數的流程
附錄2.2 求多項式矩陣的史密斯標準形的例題
習題
第3章 線性控制系統的運動
3.1 引言
3.2 穩定性問題
3.2.1 運動的穩定性
3.2.2 線性系統運動穩定性的充分必要條件
3.2.3 穩定性的李雅普諾夫定義
……
第4章 線性控制系統的頻率響應分析
第5章 線性控制系統頻率特性的校正與綜合
第6章 根軌跡方法及控制系統根軌跡的校正
上冊部分習題參考答案
上冊名詞索引
附:多變量控制系統分析和設計軟件InteIDes 3.0(光盤)
郭雷于20世紀90年代提出了定量研究反饋機制的較大能力與局限這一基本問題的理論框架,發現并證明了一類非線性系統能被反饋機制所全局鎮定的充分必要條件,這一結果刻畫了自適應反饋對于非線性不確定性系統具有的控制能力及其極限,
韓曾晉于20世紀80年代至90年代以自適應控制理論與人工智能方法結合解決復雜過程的建模、預報和控制問題,在高爐鐵水含硅量的在線預報和操作指導、電力系統的負荷預報等方面獲得良好的效果,韓曾晉并于1995至2000年以非線性自適應控制方法與H∞優化設計方法應用于交流電機的調速與伺服系統,取得良好的效果,
大系統與系統學 高為炳于1978年提出了"多層結構分解法",將大系統分層分解為兩類簡單的基本結構,為簡化大系統的穩定性分析和鎮定開辟了新的途徑,
鄭應平于1981年在研究主從對策和激勵策略時利用函數空間概念給出一種可以計算的解答,他還進一步證明:在大系統集結降階的過程中,新系統的本征結構(若當型)一定被嵌套在原系統的本征結構中,
鄭應平于20世紀80年代與何毓琦(美籍)等合作,結合中國企業管理的實際問題開展"非對稱信息下的激勵策略及其在企業節能、節水中的應用"的研究,歷經三年,結合某石化公司的實際問題取得了實效,成果達到國際先進水平,所用理論方法和實踐于1988年在國際刊物發表,
萬百五于1982-2001年對于大工業過程的計算機在線穩態優化控制作出一系列研究成果,包括穩態模型的遞階辨識、凸化算法、多目標優化算法、模型未知的穩態優化算法、廣義穩態優化算法、穩態智能優化算法以及結合產品質量控制等,
鄭毓蕃與韓正之于1984-1987年用幾何方法對線性大系統的分散固定模的性質和存在性給出新的充分必要條件,并對分散大系統的信息結構不完整作出定量分析和描述,提出改造信息結構不完整性的最經濟方式,
何善壻與裘聿皇于1986-1987年合作提出大規模生態系統的一種建模方法——模型疊加方法.對于復雜系統的建模特別是生態系統和社會經濟系統的分析和研究有重要的理論意義與實用價值,
張嗣瀛于20世紀90年代首先提出復雜控制系統對稱性和相似性結構與控制規律這一全新的研究方向,在此方向上他對線性系統、非線性系統及組合大系統已取得系統性的成果,
涂序彥于1994年提出給出大系統廣義模型和多級、多段、多層智能控制方法。
……