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 绪论1

1.1自动控制系统的组成和基本工作方式1

1.2自动控制系统示例7

1.2.1工业自动控制系统7

1.2.2其他领域的自动控制问题13

1.3自动控制系统的分类17

1.3.1连续系统与离散系统17

1.3.2线性系统与非线性系统18

1.3.3单输入-单输出系统和多输入-多输出系统19

1.3.4两类典型的反馈控制系统19

1.4自动控制系统设计的基本要求20

1.4.1对自动控制系统的基本要求20

1.4.2自动控制系统设计概述22

1.5自动控制理论的发展回顾和本书的内容简介23

习题25

第2章 控制系统的数学模型28

2.1单输入-单输出线性系统的时域描述29

2.1.1典型对象（环节）的微分方程29

2.1.2控制系统微分方程的建立33

2.2单输入-单输出线性控制系统的传递函数描述35

2.2.1拉普拉斯（Laplace）变换及基本性质35

2.2.2传递函数的定义和意义41

2.2.3典型环节的传递函数45

2.3动态结构图及其化简51

2.3.1控制系统的动态结构图描述51

2.3.2动态结构图的等效变换和化简55

2.3.3闭环系统的典型传递函数59

2.4信号流图62

2.4.1信号流图的定义及性质62

2.4.2 Mason公式及应用66

2.5非线性系统的线性化70

2.5.1非线性系统的线性近似70

2.5.2非线性系统反馈线性化的概念72

2.6多输入-多输出控制系统的描述73

2.6.1控制系统的状态变量描述73

2.6.2多输入-多输出线性系统的传递函数矩阵描述79

2.7典型控制系统的模型80

2.7.1机械与机电系统80

2.7.2工业过程系统87

2.7.3非工程系统90

本章小结92

例题和习题94

第3章 线性控制系统的时域分析106

3.1控制系统时域分析引论106

3.1.1控制系统时域分析的基本概念106

3.1.2典型输入信号107

3.1.3线性系统的零状态响应110

3.1.4控制系统的性能指标113

3.2一阶系统分析115

3.2.1一阶系统的单位阶跃响应115

3.2.2一阶系统的单位脉冲响应116

3.2.3一阶系统的单位斜坡响应117

3.2.4线性定常系统的重要特性118

3.3二阶系统119

3.3.1二阶系统的数学模型119

3.3.2二阶系统的单位阶跃响应120

3.3.3二阶系统的性能指标分析125

3.3.4二阶系统响应特性的改善128

3.3.5二阶系统的脉冲响应132

3.4高阶系统分析133

3.4.1高阶系统的动态响应134

3.4.2主导极点135

3.5线性控制系统的稳定性分析137

3.5.1稳定性的基本概念137

3.5.2线性系统稳定性的充要条件138

3.5.3劳斯判据及应用140

3.5.4控制系统的相对稳定性145

3.6控制系统的稳态误差146

3.6.1控制系统的误差146

3.6.2输入作用下的稳态误差148

3.6.3静态误差系数154

3.6.4扰动作用下的稳态误差156

3.6.5减小或消除稳态误差的措施158

3.7用Matlab进行动态分析159

3.8实例分析166

本章小结168

例题和习题171

第4章 控制系统的根轨迹分析178

4.1根轨迹的基本概念178

4.1.1闭环系统的根轨迹178

4.1.2根轨迹方程182

4.2根轨迹的基本性质及绘图的基本规则185

4.2.1根轨迹的基本性质185

4.2.2根轨迹绘图的基本规则187

4.3控制系统的根轨迹绘制194

4.3.1单回路系统的根轨迹194

4.3.2参量根轨迹199

4.3.3多回路系统的根轨迹202

4.3.4正反馈回路的根轨迹205

4.4控制系统的根轨迹分析208

4.4.1增加开环零点对根轨迹的影响208

4.4.2增加开环极点对根轨迹的影响209

4.4.3基本PID控制作用对根轨迹的影响211

4.4.4由根轨迹分析控制系统214

4.5应用Matlab绘制根轨迹216

4.6应用根轨迹法分析和设计控制系统实例220

本章小结226

例题和习题228

第5章 控制系统的频域分析236

5.1控制系统频率特性的基本概念236

5.1.1线性系统的正弦稳态响应和频率特性236

5.1.2频率特性与传递函数的关系237

5.1.3频率特性的数学表示238

5.2典型环节的频率特性242

5.2.1比例、微分和积分环节243

5.2.2惯性环节和一阶微分环节245

5.2.3二阶振荡环节249

5.2.4二阶微分环节253

5.2.5滞后环节254

5.3控制系统的开环频率特性255

5.3.1开环对数频率特性256

5.3.2开环幅相图260

5.3.3最小相位系统和非最小相位系统265

5.4控制系统的频域稳定性判据267

5.4.1开环极点与闭环极点268

5.4.2幅角原理和奈奎斯特判据268

5.4.3奈奎斯特判据应用于Ⅰ型和Ⅱ型系统272

5.4.4应用伯德图判断稳定性276

5.4.5相对稳定性和稳定裕量277

5.5利用对数开环频率特性分析控制系统性能281

5.5.1 L（ω）的低频渐近线与系统的稳态误差281

5.5.2 L（ω）的中频段斜率与系统的稳定性282

5.5.3开环频率特性与系统的动态性能指标285

5.6控制系统的闭环频率特性287

5.6.1闭环频率特性绘制的基本方法287

5.6.2闭环频率特性的特征288

5.7频率特性的实验确定289

5.8利用Matlab进行频率特性分析290

5.8.1用Matlab作伯德图290

5.8.2用Matlab绘制奈奎斯特图295

5.9实例分析296

本章小结299

例题和习题300

第6章 控制系统的校正307

6.1校正的基本概念307

6.1.1为什么要对控制系统进行校正307

6.1.2校正方式的分类308

6.1.3控制系统校正的性能指标310

6.1.4校正设计方法312

6.2工业基本控制方法的分析313

6.2.1 PD控制313

6.2.2 PI控制314

6.2.3 PID控制317

6.2.4 PID控制器的调节法则318

6.2.5 PID控制方案的修正320

6.2.6 PID控制的鲁棒性分析324

6.3常用校正装置及其特性327

6.3.1超前校正装置327

6.3.2滞后校正装置330

6.3.3滞后-超前校正装置332

6.4控制系统频率法校正示例336

6.4.1超前校正337

6.4.2滞后校正341

6.4.3滞后-超前校正345

6.5并联反馈校正348

6.5.1反馈校正的原理348

6.5.2并联反馈校正的特点349

本章小结353

习题354

第7章 采样控制系统358

7.1引言358

7.2采样和保持360

7.2.1采样过程及其数学描述360

7.2.2采样定理362

7.2.3保持器363

7.3z变换367

7.3.1z变换的定义367

7.3.2由拉氏变换求对应采样信号的z变换368

7.3.3z变换的性质371

7.3.4逆z变换373

7.4离散系统的数学模型及时域分析375

7.4.1离散系统的差分方程375

7.4.2脉冲传递函数的定义377

7.4.3采样控制系统的脉冲传递函数378

7.4.4离散系统的时域分析382

7.4.5闭环系统脉冲传递函数极点与动态响应特征关系383

7.5采样控制系统的稳定性分析386

7.5.1离散系统稳定性的条件386

7.5.2双线性变换与劳斯稳定判据387

7.5.3采样周期与开环增益对稳定性的影响388

7.6采样控制系统的稳态误差389

7.6.1采样控制系统的误差传递函数389

7.6.2采样控制系统的稳态误差与静态误差系数390

7.7带有数字计算机控制器的闭环系统391

7.7.1数字PID控制器的实现392

7.7.2由连续控制器到数字控制器的转换393

7.8实例分析395

本章小结396

例题和习题397

第8章 非线性控制系统404

8.1基本概念404

8.1.1非线性系统的特点404

8.1.2典型非线性特性及对系统性能的影响405

8.1.3非线性系统的分析方法407

8.2非线性系统的相平面分析方法409

8.2.1线性二阶系统奇点的类型409

8.2.2用奇点类型分析非线性系统平衡点的局部相轨迹414

8.2.3一类非线性系统的相平面分析418

8.2.4绘制相平面轨迹的等倾线法419

8.2.5极限环422

8.3描述函数分析法425

8.3.1描述函数的概念425

8.3.2典型非线性特性的描述函数426

8.3.3用描述函数法分析非线性系统430

8.4非线性控制系统的反馈线性化设计方法概述434

本章小结436

习题437

第9章 控制系统的状态空间分析与设计440

9.1线性定常控制系统的状态变量描述及求解440

9.1.1线性定常连续系统的状态变量描述441

9.1.2状态空间描述与传递函数阵的相互转换443

9.1.3线性定常连续系统状态方程解的形式447

9.1.4矩阵指数函数的求解方法450

9.1.5线性离散系统的状态方程及其求解455

9.2线性系统的可控性和可观测性457

9.2.1可控性和可观测性的概念457

9.2.2线性连续系统的可控性和可观测性判据458

9.2.3单输入-单输出线性系统的可控性和可观测性规范型468

9.3李亚普诺夫稳定性分析471

9.3.1李亚普诺夫稳定性的基本概念471

9.3.2李雅普诺夫直接法的基本定理477

9.3.3线性定常系统的稳定性判据481

9.3.4按首次近似决定非线性系统稳定性483

9.4线性系统状态空间法综合设计485

9.4.1状态反馈和输出反馈485

9.4.2状态反馈极点配置487

9.4.3状态观测器及其设计491

本章小结494

例题和习题498

部分习题答案504

参考文献511