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自動控制技術及應用(簡體書)
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自動控制技術及應用(簡體書)

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商品簡介

本書根據企業崗位技能的實際需求,以“典型自動控制系統的分析、調試與故障排除”這一工作任務為主線,并結合作者多年的教學經驗與課程改革成果進行編寫。本書針對實際控制系統分析、調試與維修過程中不同階段所應具有的知識和能力,選擇和優化了原有課程內容,全書分為4個教學單元,主要內容包括自動控制系統基礎,自動控制系統數學模型建立,自動控制系統性能分析與改善,直流調速系統分析、調試與故障排除,同時將MATLAB軟件的應用貫穿于各教學單元中。全書內容按照由簡單到復雜,由部分到整體的認知規律進行介紹及單元任務設計。
本書提供免費的電子教學課件、習題參考答案及精品課網站,詳見前言。

作者簡介

 陳慧蓉 檢測與自動控制專業碩士,副教授,在蕪湖職業技術學院電氣工程系多年從事《自動控制原理與系統》、《單片機原理及應用》等課程的教學與科研工作,為“電氣自動化技術專業核心課程開發”國家級教學團隊核心成員,完成《自動控制原理與系統》省級精品課程改革與建設項目,發表論文多篇。

名人/編輯推薦

陳慧蓉主編的《自動控制技術及應用》針對實際控制系統分析、調試與維修過程中不同階段所應具有的知識和能力,選擇和優化了原有課程內容,全書分為4個教學單元,主要內容包括自動控制系統基礎,自動控制系統數學模型建立,自動控制系統性能分析與改善,直流調速系統分析、調試與故障排除。在內容安排上強調理論以夠用為度,注重學生技能培養和可持續發展能力,注意新技術應用,注重MATLAB軟件在自動控制的分析與設計方面的廣泛應用。在教學的組織與安排上注重理論與實踐的緊密結合,建議采用“任務驅動:教、學、做一體”教學模式,將單元內容任務化。

隨著科學技術的發展,自動控制技術大量應用,大大提高了勞動生產率和產品質量,已成為推動經濟發展、促進社會進步必不可少的一門技術。“自動控制技術及應用”課程是自動化類專業的核心課程,是專業技能課程與崗位職業技能課程連接的橋梁與紐帶。本教材根據企業崗位的實際需求,以“典型自動控制系統的分析、調試與故障排除”這一工作任務為主線,并結合作者多年的職業教育教學經驗與課程改革成果進行編寫。
本書針對實際控制系統分析、調試與維修過程中不同階段所應具有的知識和能力,選擇和優化了原有課程內容,全書分為4個教學單元,主要內容包括自動控制系統基礎,自動控制系統數學模型建立,自動控制系統性能分析與改善,直流調速系統分析、調試與故障排除。在內容安排上強調理論以夠用為度,注重學生技能培養和可持續發展能力,注意新技術應用,注重MATLAB軟件在自動控制的分析與設計方面的廣泛應用。在教學的組織與安排上注重理論與實踐的緊密結合,建議采用“任務驅動:教、學、做一體”教學模式,將單元內容任務化。
為了培養學生具有相應的職業崗位能力并結合課程知識、能力與素質目標要求,精心設計了具有代表性的9個典型任務,任務的選取原則是盡可能包含各單元知識點,盡可能體現趣味性、實用性和可操作性,任務由簡單到復雜,從部分到整體。各院校可結合自身的教學環境條件選擇適合的教學形式和學習任務,任務的完成可通過控制原理試驗箱和調速系統裝置來完成。
在任務完成過程中注重教師引導與學生自主學習的緊密結合。學生在完成各單元任務的同時也就完成相應單元知識點的學習,同時任務的完成需要小組成員的相互配合,共同努力,有利于培養學生的團隊合作能力。本課程教學小組開展了多輪教學實踐,“自動控制技術及應用”課程被評為省級精品課程,并在省級網絡課程中獲二等獎。將“任務驅動:教、學、做一體”應用到本課程教學中,豐富了課堂教學和實踐教學環節,培養了學生動手能力,提高了學生學習興趣,符合高等職業教育的特點與要求。
本書各學習單元都設有教學導航,指出本單元的知識重點與難點,必須達到的知識、能力與素質目標,建議教學方法等;每小節均設有知識分布網絡,介紹本節知識點的層次和相互聯系;各學習單元結束后設有知識梳理與總結,并配有相應的思考與練習題,以便學生復習與鞏固。
本書由蕪湖職業技術學院陳慧蓉主編并進行全書統稿,李中望和張松蘭副主編。陳慧蓉編寫單元1、2,張松蘭編寫單元3,李中望編寫單元4。全書由張學亮教授進行主審,并對書稿的編寫思路及內容提出許多寶貴意見和建議,在此表示衷心感謝。
由于編者水平和時間有限,書中難免有不足之處,敬請讀者批評指正。
為方便教學,本書配有免費的電子教學課件、習題參考答案,請有需要的教師登錄華信教育資源網免費注冊后進行下載,如有問題請在網站留言或與電子工業出版社聯系。讀者也可通過該精品課網站瀏覽和參考更多的教學資源。


編 者

目次

單元1 自動控制系統基礎(1)
教學導航(1)
1.1 自動控制的概念及發展(2)
1.1.1 自動控制的基本概念(2)
1.1.2 自動控制的發展階段(3)
1.2 自動控制系統的組成與控制方式(4)
1.2.1 自動控制系統的組成框圖(4)
1.2.2 控制系統組成框圖的繪制(5)
1.2.3 自動控制系統的控制方式(8)
1.3 自動控制系統的分類(9)
1.4 控制系統的性能及分析方法(10)
1.4.1 控制系統的性能要求(10)
1.4.2 控制系統的性能分析方法(12)
1.5 MATLAB軟件應用基礎(12)
1.5.1 MATLAB語言系統(13)
1.5.2 MATLAB基本語句結構(14)
1.5.3 MATLAB的運算(15)
1.5.4 MATLAB二維圖形繪制(18)
任務1 單閉環直流調速系統定性分析與框圖建立(21)
知識梳理與總結(22)
思考與練習題1(23)
單元2 自動控制系統數學模型建立(25)
教學導航(25)
2.1 拉普拉斯變換及其應用(26)
2.1.1 拉氏變換的概念(26)
2.1.2 拉氏變換的運算定理(29)
2.1.3 利用分解定理求拉氏反變換(31)
2.1.4 應用拉氏變換求解微分方程(33)
2.2 自動控制系統的數學模型(35)
2.2.1 控制系統的微分方程(35)
2.2.2 傳遞函數(37)
2.2.3 典型環節的數學模型(39)
2.2.4 控制系統的方框圖(45)
2.2.5 反饋控制系統的傳遞函數(51)
2.3 基于MATLAB/SIMULINK建立控制系統數學模型(53)
2.3.1 傳遞函數的描述(53)
2.3.2 模型的連接及閉環傳遞函數求取(55)
任務2 控制系統典型環節的模擬與測試(57)
任務3 單閉環直流調速系統數學模型建立(61)
知識梳理與總結(65)
思考與練習題2(66)
單元3 自動控制系統性能分析與改善(70)
教學導航(70)
3.1 自動控制系統性能指標(71)
3.2 系統時域分析法(73)
3.2.1 穩定性分析(73)
3.2.2 控制系統動態性能分析(81)
3.2.3 系統穩態性能分析(89)
3.2.4 基于MATLAB的控制系統時域分析(97)
3.3 系統頻域分析法(107)
3.3.1 頻率特性的基本概念(108)
3.3.2 典型環節的頻率特性(112)
3.3.3 開環對數頻率特性曲線繪制(120)
3.3.4 頻率特性分析系統穩定性(125)
3.3.5 頻率特性與系統性能的關系(134)
3.3.6 基于MATLAB的控制系統頻域分析(142)
3.4 自動控制系統性能改善(144)
3.4.1 校正概念與校正裝置(144)
3.4.2 基本PID控制(154)
3.4.3 系統校正(163)
任務4 二階系統性能分析與測試(177)
任務5 三階系統性能分析與測試(180)
任務6 頻率分析法分析系統性能(183)
任務7 轉速負反饋有靜差直流調速系統性能分析(185)
知識梳理與總結(187)
思考與練習題3(188)
單元4 直流調速系統分析、調試與故障排除(193)
教學導航(193)
4.1 調速的基本概念和技術指標(194)
4.2 直流電動機的調速方法(197)
4.3 單閉環直流調速系統(201)
4.3.1 開環直流調速系統存在的問題(201)
4.3.2 系統的組成及靜特性(202)
4.3.3 閉環系統反饋控制規律(206)
4.3.4 系統的穩態參數計算(207)
4.3.5 單閉環調速系統的動態分析(209)
4.3.6 單閉環無靜差直流調速系統(212)
4.3.7 其他反饋在單閉環直流調速系統中的應用(218)
4.4 雙閉環直流調速系統(221)
4.4.1 轉速、電流雙閉環調速系統的組成(222)
4.4.2 轉速、電流雙閉環調速系統的方框圖(223)
4.4.3 轉速、電流雙閉環調速系統的工作原理(224)
4.4.4 轉速、電流雙閉環調速系統性能分析(225)
4.4.5 雙閉環調速系統動態參數的工程設計(229)
4.5 可逆直流調速系統(237)
4.5.1 可逆直流調速電路的形式(237)
4.5.2 可逆拖動的四種工作狀態(239)
4.5.3 可逆直流調速系統中的環流分析(240)
4.5.4 有環流可逆調速系統(242)
4.5.5 無環流可逆調速系統(245)
4.6 直流調速系統的MATLAB仿真設計(250)
4.6.1 直流電動機模型在MATLAB中的實現(250)
4.6.2 直流調速控制系統的仿真過程(254)
4.6.3 開環直流調速控制系統與仿真(256)
4.7 自動控制系統的分析、調試與故障排除(261)
4.7.1 自動控制系統的分析步驟?(261)
4.7.2 自動控制系統調試(263)
4.7.3 自動控制系統的維護、使用和故障排除(266)
任務8 單閉環直流調速系統分析調試與維護(268)
任務9 雙閉環調速系統的MATLAB仿真(270)
知識梳理與總結(280)
思考與練習題4(281)
參考文獻(284)

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