自动控制原理PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1 控制系统的一般概念 3

1.1.1 人工控制系统与自动控制系统 3

1.1.2 开环控制与闭环控制 4

1.1.3 自动控制系统举例 5

1.1.4 对控制系统的性能要求 6

1.2　控制系统的分类 8

第2章　时域分析 9

2.1　控制系统的数学模型 9

2.1.1 引言 9

2.1.2 微分方程与传递函数 9

2.1.3 传递函数与瞬态响应的关系 11

2.1.4　方框图 12

2.2　瞬态响应与瞬态性能指标 15

2.2.1 一阶系统的时域分析 17

2.2.2 二阶系统的时域分析 18

2.2.3 三阶系统的时域分析 28

2.2.4 附加闭环零点对系统性能的影响 29

2.2.5 高阶系统的分析 34

2.3　稳定性分析 36

2.3.1 稳定性的基本概念 36

2.3.2 劳斯稳定判据 37

2.4　稳态误差分析 41

2.4.1 稳态误差的计算 43

2.4.2　减小稳态误差的方法 44

习题 45

第3章　根轨迹法 48

3.1 根轨迹及根轨迹方程 48

3.1.1 根轨迹 48

3.1.2　根轨迹的解析求法 49

3.1.3 根轨迹方程及其辐角条件和幅值条件 50

3.2 绘制根轨迹图的基本规则 55

3.2.1　根轨迹的对称性 55

3.2.2　根轨迹的起始点和终止点 56

3.2.3　根轨迹的条数 56

3.2.4 根轨迹在实轴上的分布规律 56

3.2.5　根轨迹的渐近线 57

3.2.6 实轴上根轨迹的分离点与会合点 58

3.2.7 根轨迹的起始角和终止角 61

3.2.8 根轨迹的分离角和会合角 64

3.2.9　根轨迹与虚轴的交点 64

3.2.10 闭环特征方程根之和与根之积 65

3.2.11 绘制根轨迹举例 65

3.3 控制系统的根轨迹分析 69

3.3.1 闭环零极点分布对系统性能的影响 69

3.3.2　根据闭环零极点分布求动态响应 71

3.3.3 开环零极点分布对根轨迹图的影响 73

习题 75

第4章　频域分析 79

4.1　基本环节的频率特性 79

4.1.1 频率特性及其表示方法 79

4.1.2 典型环节的频率特性 82

4.2　开环系统的频率特性 89

4.2.1　奈奎斯特图 89

4.2.2 波德图 91

4.2.3 由实验确定系统频率特性的传递函数 93

4.3　奈奎斯特稳定判据 95

4.4　稳定裕量 102

4.5　闭环系统的频率特性 106

4.5.1 闭环频率特性的特征 106

4.5.2 闭环与开环频域指标的关系 109

4.5.3 开环频率特性对闭环性能的影响 110

4.5.4 频率特性与稳态误差 110

4.6 控制系统的校正方法 111

4.6.1　校正的基本概念 111

4.6.2 串联校正 113

4.6.3　反馈（并联）校正 124

习题 125

第5章　采样控制系统 131

5.1　信号的采样和恢复 132

5.1.1 采样过程 132

5.1.2 采样定理 133

5.1.3　信号的恢复 135

5.2　z变换 138

5.2.1　z变换的定义 139

5.2.2　z变换的重要性质 141

5.2.3 z反变换 143

5.3 脉冲传递函数 146

5.3.1 脉冲传递函数的定义 146

5.3.2 开环采样系统（或环节）的脉冲传递函数 148

5.3.3 闭环采样系统的脉冲传递函数 150

5.4 稳定性分析 153

5.4.1　s平面轨迹在z平面的映像 153

5.4.2　稳定的充分必要条件 154

5.4.3　w平面的劳斯稳定判据 155

5.5 稳态误差分析 157

5.5.1 稳态误差的概念 157

5.5.2 稳态误差的计算 158

5.6　瞬态特性分析 160

5.6.1 采样系统的时域解 160

5.6.2 闭环极点位置与瞬态响应的关系 162

5.7 采样系统的校正 164

习题 169

第6章　状态空间分析和设计 172

6.1　状态空间模型 173

6.1.1 基本概念 173

6.1.2 状态方程和输出方程 175

6.1.3　传递函数矩阵 180

6.1.4 状态方程与传递函数的关系 182

6.2　状态方程求解 185

6.2.1 频域解法 185

6.2.2 时域解法 188

6.2.3　状态转移矩阵 190

6.2.4 输出方程求解 192

6.3　系统的可控性与可观测性 195

6.3.1 稳定性 195

6.3.2 可控性 198

6.3.3 可观测性 202

6.4　线性变换与标准型 205

6.4.1 线性变换 205

6.4.2　特征值的不变性 207

6.4.3　标准型 208

6.5　极点配置与状态观测器 215

6.5.1 状态反馈 215

6.5.2　极点配置 216

6.5.3　状态观测器 222

6.6　采样系统的状态空间与连续状态方程的离散化 228

6.6.1 采样系统的状态空间表达式 228

6.6.2 采样系统状态方程求解 230

6.6.3 可控性与可观测性 232

6.6.4　连续状态方程的离散化 233

习题 235

参考文献 240