自动控制原理PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

自动控制原理PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 自动控制概论1

1.1　引言1

1.1.1　自动控制理论及应用1

1.1.2　自动控制理论的发展史1

1.2　自动控制的基本原理2

1.2.1　自动控制的基本概念2

1.2.2　自动控制系统的基本组成3

1.2.3　自动控制的基本方式4

1.3　自动控制系统的分类7

1.4　自动控制理论概要10

1.4.1　对自动控制系统的基本要求10

1.4.2　典型输入信号10

1.4.3　本课程的主要任务与控制系统的设计原则12

本章小结13

习题13

第2章　控制系统的数学模型18

2.1 引言18

2.2　微分方程18

2.2.1　线性系统微分方程的建立18

2.2.2　非线性特性的线性化22

2.2.3　微分方程的求解24

2.3　传递函数25

2.3.1　传递函数的定义和性质25

2.3.2　典型环节及其传递函数29

2.4　结构图及其等效变换33

2.4.1　结构图的基本概念33

2.4.2　结构图的建立34

2.4.3　结构图的等效变换36

2.5　信号流图与梅逊公式42

2.5.1　信号流图的基本概念43

2.5.2　梅逊公式及其应用45

2.6　闭环系统的传递函数47

2.6.1　闭环系统的开环传递函数47

2.6.2　闭环系统的传递函数48

2.7　脉冲响应函数50

2.7.1　基本概念50

2.7.2　脉冲响应函数的应用50

2.8　MATLAB中数学模型的表示52

2.8.1　传递函数模型（TF模型）52

2.8.2　控制系统的零极点模型（ZPK模型）53

2.8.3　传递函数的特征根及零极点图54

2.8.4　控制系统模型的连接56

本章小结57

习题58

第3章　控制系统的时域分析63

3.1　控制系统的时域性能指标63

3.1.1　暂态性能指标63

3.1.2　稳态性能指标64

3.2　一阶系统的时域分析64

3.2.1　数学模型64

3.2.2　单位阶跃响应65

3.2.3　单位脉冲响应65

3.2.4　单位斜坡响应66

3.3　二阶系统的时域分析66

3.3.1　数学模型67

3.3.2　单位阶跃响应67

3.3.3　单位脉冲响应74

3.3.4　具有零点的二阶系统分析75

3.3.5　二阶系统的性能改善77

3.4　高阶系统的时域分析80

3.4.1　典型三阶系统的阶跃响应80

3.4.2　高阶系统暂态响应分析81

3.5　线性系统的稳定性分析85

3.5.1　稳定性的基本概念85

3.5.2　线性系统稳定的充要条件85

3.5.3　赫尔维茨稳定判据86

3.5.4　劳斯判据87

3.5.5　稳定判据的应用90

3.6　线性系统的稳态误差91

3.6.1　误差与稳态误差的定义91

3.6.2　给定信号作用下的稳态误差与静态误差系数93

3.6.3　扰动信号作用下的稳态误差与系统结构的关系96

3.6.4　用动态误差系数法计算系统的稳态误差97

3.6.5　提高系统稳态精度的措施99

3.7　用MATLAB进行时域响应分析102

3.7.1　单位阶跃响应102

3.7.2　单位脉冲响应103

3.7.3　斜坡函数作用下系统的响应104

3.7.4　任意函数作用下系统的响应105

3.7.5　判别系统稳定性106

本章小结107

习题107

第4章　根轨迹分析法112

4.1　根轨迹的基本概念112

4.1.1　根轨迹的定义112

4.1.2　根轨迹方程113

4.2　绘制根轨迹的基本法则115

4.3　广义根轨迹127

4.3.1　零度根轨迹127

4.3.2　参量根轨迹129

4.3.3　多回路系统的根轨迹与根轨迹簇132

4.4　控制系统的根轨迹分析134

4.4.1　闭环系统零、极点的确定134

4.4.2　闭环零、极点分布与阶跃响应关系的定性分析139

4.4.3　增加开环零、极点对根轨迹的影响140

4.5　用MATLAB绘制系统根轨迹图145

本章小结149

习题150

第5章　控制系统的频率特性法153

5.1　频率特性的基本概念153

5.1.1　频率特性的定义153

5.1.2　频率特性和传递函数的关系155

5.1.3　正弦输入信号下稳态误差的计算156

5.1.4　频率特性的表示方法157

5.2　典型环节的频率特性159

5.3　系统开环频率特性的绘制171

5.3.1　开环幅相频率特性的绘制（极坐标图）171

5.3.2　开环对数频率特性的绘制（Bode图）173

5.3.3　最小相位系统与非最小相位系统177

5.4　奈奎斯特稳定判据178

5.4.1　奈氏判据的数学基础178

5.4.2　奈奎斯特判据179

5.4.3　开环传递函数中有积分环节时奈氏判据的应用180

5.4.4　对数稳定判据183

5.5　控制系统的相对稳定性184

5.6　用频率特性分析系统品质187

5.6.1　闭环频率特性及其特征量187

5.6.2　频域性能指标与时域性能指标的关系188

5.6.3　开环对数频率特性与时域响应的关系191

5.7　系统传递函数的实验确定法194

5.7.1　用正弦信号相关分析法测试频率特性194

5.7.2　由Bode图确定系统的传递函数194

5.8　MATLAB在频域分析中的应用197

5.8.1 Bode图197

5.8.2 Nyquist图199

本章小结201

习题202

第6章　控制系统的校正206

6.1　系统校正的基本概念206

6.1.1　系统的性能指标206

6.1.2　系统的校正方式207

6.1.3　基本控制规律208

6.2　常用校正装置及其特性211

6.2.1　超前校正装置211

6.2.2　滞后校正装置214

6.2.3　滞后-超前校正装置215

6.3　频率法串联校正220

6.3.1　串联超前校正220

6.3.2　串联滞后校正223

6.3.3　串联滞后-超前校正226

6.3.4　串联综合法（期望特性法）校正228

6.4　频率法反馈校正233

6.4.1　反馈校正对系统特性的影响233

6.4.2　综合法反馈校正233

6.5　MATLAB在系统校正中的应用237

6.5.1　超前校正237

6.5.2　滞后校正239

6.5.3　PID校正241

本章小结243

习题244

第7章　线性离散控制系统249

7.1　离散控制系统概述249

7.2　信号的采样与保持251

7.2.1　采样过程的数学描述251

7.2.2　采样定理252

7.2.3　零阶保持器254

7.3　z变换256

7.3.1 z变换的定义257

7.3.2 z变换的求法257

7.3.3 z变换的基本定理259

7.3.4 z反变换261

7.4　离散系统的数学模型264

7.4.1　线性常系数差分方程264

7.4.2　脉冲传递函数266

7.5　离散系统的稳定性分析274

7.5.1　离散控制系统稳定的充要条件274

7.5.2　劳斯稳定判据274

7.5.3　朱利稳定判据276

7.6　离散系统的稳态误差分析278

7.6.1　单位阶跃输入时的稳态误差279

7.6.2　单位斜坡输入时的稳态误差280

7.6.3　单位抛物线输入时的稳态误差280

7.7　离散系统的动态性能分析282

7.7.1　离散控制系统的时间响应及性能指标282

7.7.2　闭环极点的分布与动态性能的关系284

7.8　离散系统的校正287

7.8.1　校正方式287

7.8.2　数字控制器的脉冲传递函数288

7.8.3　最少拍系统及设计289

7.9　MATLAB在离散系统中的应用292

7.9.1　连续系统的离散化293

7.9.2　离散系统的动态响应294

本章小结296

习题297

第8章　非线性控制系统301

8.1　非线性控制系统概述301

8.1.1　非线性系统的特征301

8.1.2　非线性系统的分析与设计方法303

8.2　典型非线性环节及其对系统的影响303

8.2.1　死区（不灵敏区）特性303

8.2.2　饱和特性304

8.2.3　间隙（回环）特性305

8.2.4　继电特性305

8.2.5　变放大系数特性306

8.2.6　带死区的饱和特性307

8.3　描述函数法307

8.3.1　描述函数的基本概念307

8.3.2　典型非线性特性的描述函数309

8.4　用描述函数法分析非线性系统314

8.4.1　负倒描述函数314

8.4.2　奈奎斯特稳定判据在非线性系统中的应用315

8.4.3　自持振荡分析316

8.4.4　非线性系统的简化319

8.5　相平面法322

8.5.1　相平面的基本概念322

8.5.2　相轨迹的绘制323

8.5.3　线性系统的相轨迹327

8.5.4　奇点与奇线331

8.5.5　由相轨迹求取时间间隔334

8.6　非线性系统的相平面法分析335

8.6.1　非本质性非线性系统336

8.6.2　本质性非线性系统337

本章小结341

习题341

附录346

附录A　常用函数的拉普拉斯变换表346

附录B　拉普拉斯变换的一些定理348

附录C　常用函数的z变换表350

参考文献353