内容简介

全书共分为5个项目，通过项目任务的进程，将经典控制理论逐级展开。项目1介绍了定性分析自动控制系统所需的基本知识。项目2和3介绍了定量分析自动控制系统所需的基本知识和自动控制系统的时域性能指标内涵。项目4介绍了自动控制系统的工程分析方法、基本知识、问题产生原因与改善调试自动控制系统的基本控制规律。项目5是一个综合实例，通过该实例介绍了伺服控制系统的特点、系统组成、性能要求与调试方法等，它是对本书项目1～4所学理论知识的综合应用。

 

本书可作为高职高专电气自动化专业、机电一体化技术专业、数控系统维护专业和机械制造与自动化专业的教学用书，也适用于成人高校、职工大学、函授大学的相近专业，并可供从事自动化技术的工程技术人员参考。

 

第2版前言

　　本书自2011年4月出版以来，得到了全国许多高职院校自动化控制技术教师的关怀和支持。过去的五年多是中国高等职业教育改革力度大、发展速度快的时期，随着信息化、自动化技术应用水平的不断提高，自动控制技术作为电类专业的核心课程的重要性显得越来越重要，自动控制技术的知识与技能已成为多数职业与岗位的能力和技术支撑。

　　本书基本保持了原有结构，变动的情况如下。

　　(1) 对原教材中的错误进行了修正；

　　(2) 进一步完善每个项目的“小结与习题”，可供学生在学完每一章后进行总结和归纳；

　　(3) 对项目任务进行了修改，更加详细地描述了每个项目任务的分析思路与执行方案，以便学生更好地理解控制理论对实际工作的指导意义。

　　本书由云南机电职业技术学院李琳教授和浙江同济科技职业学院周柏青副教授编写并统稿。限于编者的水平和能力，教材中的疏漏之处敬请使用本教材的教师和学生予以批评指正。

　　

　　

　　编  者  

　　

第1版前言

　　“自动控制系统原理与应用”是一门理论知识综合应用极强的专业基础课程，所具有的科学方法论的特点是一般专业基础课程或专业课程所不具备的。因此，有效利用本课程所具有的学科特点，结合职业教育的职业性、实践性和开放性，是本书构建学习领域的知识内容与教学目标的基本理念。

　　本书在内容的编排上，以实际自动控制系统的维护、故障排除和性能调试为主线，抽象并模拟了自动控制系统实际的调试与维护过程，以及分析问题时思维方法的形成过程与理论知识的应用过程，通过建立与实践活动相对应的知识点与能力点的有机联系，修正了以往同类教材中“理论够用”却无定论，导致理论知识杂乱无序的弊端，为工程实践与理论知识的有机结合做了有益的尝试。本书的特点具体可概括为如下两方面。

　　(1) 学习领域的知识构架与教材内容的优化选择。将职业领域的实际工作任务分解成情境学习领域的内容框架，以解决职业领域中实际问题所需的知识点来构建学习领域的学习内容。为此，在以知识点重构教材内容时，本书既注意到了理论知识的有序性与连贯性，也考虑到了知识点与解决工程问题之间的相互依存关系。所选案例及习题尽可能多地与实际自动控制系统中出现或所关心的问题相一致，在培养学生的职业能力和职业素质的同时，开拓学生的认知范围。

　　(2) 职业领域的关键职业能力形成的模拟与抽象。职业能力的高低并不在于学生学到了哪些知识，而在于学生能否将学过的知识综合应用于职业行为过程。由于职业过程中的问题千变万化，不可能在有限的课程中一一列举。因此，“授人以鱼，不如授人以渔”的思维教学理念在以就业为导向、职业能力培养为核心的课程设计理念中就显得尤为重要。为此，本书面向职业领域的工作情境将知识再次细化为旧有知识、可以由旧知识推出的新知识和全新知识，通过模拟分析思维与分析方法的形成过程抽象出本书的知识链条，并引导学生随着工作情境的展开，逐步形成自己的知识综合应用的思维链条与方法链条。

　　全书内容安排如下：项目1～4的内容是按工作任务处理方式分解的项目要求，将经典控制理论逐级展开，展开过程模拟了对实际问题进行分析的思维形成过程。项目5是一个综合实例，在这个实例问题的解决过程中，除了将项目1～4的内容全部串接起来、让学生了解知识的应用方法之外，更为重要的是，有序地引导学生，利用知识的适度引申与资料的查阅来补充知识的不足，并利用它们解决新的问题。项目5是对本书项目1～4的理论与实践的综合应用。

　　本书由云南机电职业技术学院李琳教授和浙江同济科技技术职业学院周柏青老师主编并统稿。李林会老师参与了本书部分内容的编写与案例的处理，刘志华老师对全书的电子文本、绘图和MATLAB软件分析做了大量的工作。本书同时配有丰富的教学资源，包括电子教案、授课计划、试题库、教学指导与学习指导等，需要者可访问http://www.ynmec.com进行下载。

　　在本书的编写过程中，编者参考了国内外院校的优秀教材。在此，向所有为本书的编写和出版给予帮助的朋友致以衷心的感谢。

　　由于编者水平有限，书中有不妥与不足之处在所难免，敬请广大读者和专家批评指正。

　　

　　

 

　　编  者  

 

 

目    录

项目1  单闭环直流调速系统的基本工作原理 1

相关知识 1

任务  单闭环直流调速系统基本工作原理分析 13

任务引导 13

任务实施 13

拓展知识 16

小结 22

习题 22

项目2  单闭环直流调速系统的分析模型 26

相关知识引导 27

相关知识 29

任务  单闭环直流调速系统分析模型的建立 50

任务引导 50

任务实施 51

小结 56

习题 57

项目3  单闭环直流调速系统的性能指标与时域分析 60

相关知识引导 61

相关知识 63

任务  单闭环直流调速系统的性能分析与时域性能指标 92

任务引导 92

任务相关知识 92

任务实施 95

小结 102

习题 103

项目4  单闭环直流调速系统的工程调试 105

相关知识引导 106

相关知识 109

任务  单闭环直流调速系统的工程调试 161

任务引导 161

任务实施 161

小结 166

习题 167

项目5  数控机床进给控制系统的闭环调试 170

相关知识 171

任务  数控机床进给控制系统的闭环调试 198

小结 199

习题 200

附录 204

附录A  伺服控制系统中常用角位移检测元件 204

附录B  自动控制系统的一般调试方法 207

附录C  制定调试大纲的原则 208

参考文献 209