自动控制原理 双语教材PDF电子书下载

第1章 自动控制系统概述 1

1.1 引言 1

1.2 自动控制系统的基本概念 2

1.3 自动控制理论的发展 3

1.4 自动控制系统的基本原理及组成 5

1.4.1 开环控制 6

1.4.2 闭环控制 7

1.4.3 自动控制系统的基本组成 9

1.4.4 自动控制系统的实例分析 11

1.5 自动控制系统的分类 16

1.5.1 恒值控制系统和随动控制系统 16

1.5.2 连续系统和离散系统 16

1.5.3 单输入单输出系统和多输入多输出系统 16

1.5.4 线性系统和非线性系统 16

1.5.5 定常系统和时变系统 17

1.5.6 其他类型 17

1.6 控制系统的基本要求 18

1.7 控制系统的设计概述 20

1.8 MATLAB在本章中的应用 22

本章小结 26

习题 27

第2章 控制系统的数学模型 29

2.1 引言 29

2.2 控制系统的时域数学模型 31

2.2.1 电气系统 31

2.2.2 机械系统 32

2.3 线性系统的传递函数 36

2.3.1 传递函数的定义 36

2.3.2 典型环节及其传递函数 39

2.3.3 电气网络的运算阻抗与传递函数 43

2.4 控制系统的结构图及其等效变换 46

2.4.1 结构图的组成 47

2.4.2 控制系统结构图的建立 47

2.4.3 结构图的等效变换 49

2.4.4 信号相加点和分支点的移动和互换 51

2.4.5 结构图简化示例 53

2.5 信号流图和梅逊公式 55

2.5.1 信号流图 55

2.5.2 梅逊公式 56

2.6 闭环传递函数的定义 59

2.6.1 闭环系统概述 59

2.6.2 闭环系统的传递函数 59

2.7 非线性系统模型概述 62

2.8 MATLAB在本章中的应用 69

本章小结 76

习题 77

第3章 线性系统的时域分析 82

3.1 引言 82

3.2 系统时间响应的性能指标 83

3.3 一阶系统的时域分析 90

3.3.1 一阶系统的数学模型和结构图 90

3.3.2 一阶系统的单位阶跃响应 91

3.3.3 一阶系统的单位脉冲响应 91

3.3.4 一阶系统的单位斜坡响应 92

3.3.5 一阶系统的单位加速度响应 92

3.4 二阶系统的时域分析 93

3.4.1 二阶系统的单位阶跃响应 94

3.4.2 欠阻尼二阶系统的动态性能分析 96

3.5 高阶系统时域分析法概述 100

3.6 控制系统的稳定性分析 102

3.6.1 稳定的基本概念和稳定的充分必要条件 103

3.6.2 代数稳定判据 104

3.7 控制系统稳态误差的分析及计算 111

3.7.1 稳态误差的定义 112

3.7.2 系统类型与稳态误差 113

3.7.3 给定输入信号下的稳态误差计算 114

3.7.4 扰动作用下的稳态误差计算 116

3.7.5 减少稳态误差的方法 117

3.8 MATLAB在本章中的应用 118

本章小结 127

习题 129

第4章 根轨迹法 134

4.1 引言 134

4.2 根轨迹的基本概念 135

4.3 根轨迹绘制的基本规则 138

4.4 广义根轨迹 149

4.5 系统性能的根轨迹法分析 152

4.5.1 根轨迹分析法概述 152

4.5.2 增加开环极点对控制系统的影响 154

4.5.3 增加开环零点对控制系统的影响 155

4.5.4 结论 155

4.6 MATLAB在本章中的应用 156

本章小结 164

习题 165

第5章 线性系统的频域分析法 168

5.1 引言 168

5.2 频率特性的基本概念 169

5.2.1 频率特性的定义 169

5.2.2 频率特性的表示方法 172

5.3 典型环节的频率特性及特性曲线的绘制 175

5.4 频域稳定判据及稳定裕量 187

5.4.1 奈奎斯特稳定判据 188

5.4.2 奈奎斯特稳定判据的应用 191

5.4.3 对数稳定判据 194

5.4.4 稳定裕量 195

5.5 频率特性与控制系统性能的关系 200

5.5.1 控制系统性能指标 200

5.5.2 开环对数幅频特性与性能指标间的关系 203

5.6 MATLAB在本章中的应用 206

本章小结 213

习题 215

第6章 线性系统的校正方法 221

6.1 引言 221

6.2 系统校正的基本概念 222

6.2.1 受控对象 222

6.2.2 性能指标概述 222

6.2.3 系统校正连接方式 223

6.2.4 基本控制规律 225

6.3 系统校正装置 230

6.3.1 超前校正装置 230

6.3.2 滞后校正装置 234

6.3.3 滞后-超前校正装置 236

6.3.4 超前校正、滞后校正和滞后-超前校正的比较 239

6.4 反馈校正 239

6.4.1 反馈校正的特点 239

6.4.2 反馈校正系统的设计 240

6.4.3 串联校正与反馈校正比较 240

6.5 MATLAB在本章中的应用 242

本章小结 258

习题 259

第7章 计算机控制系统概述 262

7.1 引言 262

7.2 计算机控制系统概述 263

7.3 A/D转换采样过程与采样定理 264

7.3.1 采样过程 264

7.3.2 采样定理 265

7.3.3 采样周期在工程应用中的选择方法 267

7.4 采样信号的复现 268

7.5 离散控制系统的数学模型 269

7.5.1 脉冲传递函数的定义 270

7.5.2 开环采样系统的脉冲传递函数 271

7.5.3 闭环采样系统的脉冲传递函数 273

7.6 采样控制系统的稳定性分析 275

7.7 其他控制系统简介 279

7.7.1 过程控制系统简介 279

7.7.2 机电一体化系统简介 281

7.8 MATLAB在本章中的应用 283

本章小结 287

习题 289

第8章 现代控制理论基础 292

8.1 线性系统的状态空间描述 292

8.1.1 状态空间描述的基本概念 292

8.1.2 线性定常连续系统状态空间表达式的建立 296

8.2 线性定常系统状态方程的解 307

8.2.1 线性定常齐次状态方程的解 307

8.2.2 线性定常系统的状态转移矩阵 309

8.2.3 非齐次状态方程的解 310

8.2.4 线性离散系统的解 312

8.3 线性定常系统的可控性和可观测性 312

8.3.1 可控性和可观测性的定义 313

8.3.2 线性定常连续系统的可控性判别 315

8.3.3 线性定常系统可观测性判别 317

8.3.4 可控性、可观测性与传递函数矩阵的关系 319

8.4 线性定常系统的状态反馈和状态观测器 320

8.4.1 线性定常系统常用反馈结构 320

8.4.2 状态反馈与极点配置 322

8.4.3 状态观测器 323

8.5 MATLAB在本章中的应用 326

8.5.1 State-space equations 326

8.5.2 Control design using pole placement 328

8.5.3 Introducing the reference input 330

8.5.4 Observer design 332

本章小结 335

习题 336

附录A 拉普拉斯变换及反变换 337

附录B z变换定义及对照表 339

附录C 常用校正网络 341

附录D Bode图的绘制规则 343

附录E 常用MATLAB命令 345

附录F 自动控制理论中的概念解析 346

附录G 控制理论术语中英文对照 352

参考文献 370