实用电气自动控制计算手册PDF电子书下载

第一章 数学基础 1

1-1 复数的表示法 1

第一篇 电气工程 1

1-2 复数的四则运算 2

1-3 笛美弗定理 3

1-4 复数的倒数 3

1-5 指数函数的计算 3

1-6 对数公式 4

1-7 欧拉公式 4

1-8 三角函数的基本恒等式 4

1-9 二角和差的三角函数 5

1-10 倍角三角函数 5

1-13 负数双曲函数 6

1-14 双曲函数的近似值 6

1-11 Asinwt+Bcoswt的合成 6

1-12 双曲函数 6

1-15 二角和差及倍角的双曲函数 7

1-16 双曲函数与三角函数的关系 7

1-17 行列式 7

1-18 矩阵及其秩 8

1-19 矩阵的相等 9

1-20 矩阵的加减 9

1-21 短阵的数乘 10

1-22 矩阵的乘法 10

1-24 递矩阵 11

1-25 逆矩阵的求法 11

1-23 矩阵的转置 11

1-26 麦克劳林级数展开式 12

1-27 (1+x)4的台劳级数展开式 13

1-28 微分基本法则 13

1-29 微分公式 13

1-30 不定积分法则 14

1-31 常用的不定积分公式 15

第二章 物理公式 17

2-1 基本单位 17

2-2 力和加速度 17

2-3 具有加速度α的物体的移动距离 17

2-5 万有引力 18

2-6 地球重力 18

2-4 向心力 18

2-7 重力位能 19

2-8 质量和能量 19

2-9 热能 19

2-10 动能 20

2-11 光能 20

2-12 光的波长与频率 20

2-13 速度和质量的关系 21

2-14 功 21

2-15 功率 22

2-16 旋转力矩 22

2-18 波义尔定律 23

2-19 主要物理常数 23

3-3 电阻和电阻的温度系数 24

3-2 电阻与电阻率 24

第三章 电与磁 24

3-1 欧姆定律 24

3-4 电阻的串联 25

3-5 电阻的并联 25

3-6 克希荷夫定律 26

3-7 直流电功率 27

3-8 电能 27

3-9 焦耳 楞次定律 27

3-10 电源的串联 28

3-11 电源的并联 28

3-13 磁感应强度与磁场强度 29

3-14 磁通量 29

3-12 磁库仑定律 29

2-17 弯曲力矩 30

3-15 磁路欧姆定律 30

3-16 磁阻 30

3-17 磁场能量 30

3-18 磁铁的吸引力 31

3-19 毕奥—萨瓦尔定律 31

3-20 直线导体产生的磁场强度 31

3-21 圆形线圈中心的磁场强度 32

3-22 圆形线圈轴线上的磁场强度 32

3-23 长线圈内的磁场强度 33

3-24 环型线圈内部的磁场 33

3-25 佛来明左手定则(电磁力) 34

3-26 电磁力的大小 34

3-28 楞次定律 35

3-27 平行导线间的作用力 35

3-29 电磁感应定律 36

3-30 佛来明右手定则(电动势) 36

3-31 导体在磁场中运动所产生的感应电动势 36

3-32 直线导体的电感 37

3-33 平行导体的电感 37

3-34 线圈中的电感 37

3-35 线圈的感应电势 38

3-36 互感电势 38

3-37 电感的联接 39

3-38 耦合系数 39

3-39 电荷的库仑定律 39

3-42 平行板电容 40

3-41 电通量和电场强度 40

3-40 奥—高定理 40

3-43 同心球体的电容 41

3-44 同心圆筒的电容 41

3-45 平行线电容 41

3-46 电容的连接 42

3-47 电场力 42

3-48 电场能量 42

3-49 电荷与电压的关系 43

第四章 交流电路 44

4-1 正弦交流电的瞬时值表示式 44

4-2 正弦交流电的有效值 44

4-3 电抗 45

4-4 阻抗 45

4-6 导纳 46

4-5 阻抗角 46

4-7 功率因数 47

4-8 正弦交流电的复数表示法 47

4-9 正弦交流电路的欧姆定律 48

4-10 瞬时功率 48

4-11 单相功率 49

4-12 单相无功功率 50

4-13 视在功率 50

4-14 纯电阻电路(R电路) 51

4-15 纯电感电路(L电路) 51

4-16 纯电容电路(C电路) 52

4-17 RL串联电路 52

4-19 RLC串联电路 53

4-18 RC串联电路 53

4-20 RLC串联谐振 54

4-21 RLC并联谐振频率 54

4-22 调谐回路的品质因数Q 54

4-23 RL与C并联回路的谐振频率 55

4-24 交流电路的克希荷夫定律 55

4-25 正弦交流电的旋转向量表示法 56

4-26 阻抗的复数表示 56

4-27 三相交流电的表示法 56

4-28 线电压与相电压 57

4-29 线电流与相电流 58

4-32 三相视在功率 59

4-33 阻抗Y-△接法的换算 59

4-30 三相功率 59

4-31 三相无功功率 59

4-34 阻抗△-Y接法的换算 60

4-35 不平衡负载的中点电位 61

第五章 非正弦电路 62

5-1 周期函数分解为付里叶级数 62

5-2 方波的付里叶级数展开式 64

5-3 三角波的付里叶级数展开式 64

5-4 半波整流波的付里叶级数展开式 65

5-5 全波整流波的付里叶级数展开式 65

5-6 梯形波的付里叶级数展开式 66

5-7 锯齿波的付里叶级数展开式 66

5-8 代表性非正弦波的分析 67

5-9 非正弦波的有效值、平均值 68

5-12 波形系数 69

5-13 峰值系数 69

5-10 非正弦波的功率 69

5-11 非正弦波的功率因数 69

5-14 失真系数 70

5-15 几种常见波的有效值、波形系数和峰值系数 70

第六章 过渡过程 72

6-1 时间常数 72

6-2 RL电路接通电源时的过渡过程 72

6-3 RL电路短路电源时的过渡过程 73

6-4 RC电路接通电源时的过渡过程 74

6-5 RC电路通过电阻放电时的过渡过程 75

6-6 RL电路接通交流电源时的过渡过程 76

6-7 RC电路接通交流电源时的过渡过程 76

6-8 RLC电路加直流电压时的过渡过程 77

6-9 RLC电路中电荷放电时的过渡过程 78

6-10 过渡过程电路方程的拉普拉斯变换 80

6-11 拉普拉斯反变换 81

第七章 分布参数电路 83

7-1 分布参数电路的一次参数 83

7-2 串联阻抗和并联导纳 83

7-3 分布参数电路的电压和电流 84

7-4 传播常数 84

7-5 衰减常数 84

7-6 相移常数 85

7-7 传播速度 85

7-8 特性阻抗(波动阻抗) 86

7-9 分贝和奈培 86

7-11 同轴输电线的特性阻抗 87

7-10 两根平行输电线的特性阻抗 87

7-12 无损耗线路的传播常数 88

7-13 无失真线路的传播常数 88

7-14 同轴电缆的传播常数 89

7-15 微波用同轴电缆的传播速度 89

7-16 无限长线路 89

7-17 反射系数 穿透系数 90

7-18 长线的传输 90

7-19 传输线路的最佳条件 91

7-20 传输线路上任意点的电压、电流 91

7-21 有限长线路的电压、电流 92

7-22 驻波比 92

7-23 标称阻抗 93

7-24 史密斯圆图 93

7-25 终端开路时的电压和电流 94

7-27 任意终端阻抗时的电压和电流 95

7-26 终端短路时的电压和电流 95

7-28 谐振线路的品质因数Q 96

7-29 通讯线路衰减最小的条件 96

第八章 网络计算 98

8-1 迭加原理 98

8-2 互易定理 99

8-3 补偿定理 99

8-4 戴维南定理 100

8-5 诺顿定理 102

8-6 二端口网络的基本方程式 102

8-7 二端口网络基本方程式的矩阵表示 103

8-8 二端口网络常数 103

8-10 Y参数表示的基本方程式 104

8-9 Z参数表示的基本方程式 104

8-11 H参数表示的基本方程式 105

8-12 双口网络参数间的关系 105

8-13 几种常用网络的二端口网络参数 107

8-14 二端口网络的级联 108

8-15 二端口网络的并联 110

8-16 开路阻抗Z∫ 111

8-17 短路阻抗Z1 112

8-18 镜像阻抗(特性阻抗) 112

8-19 电压传输常数 114

8-20 电流传输常数 114

8-21 对称网络的传输常数 114

9-2 直流电机感应电势 115

9-1 直流电机电磁转矩 115

第九章 电机 115

9-3 直流电机电势平衡方程式 116

9-4 直流电机转矩平衡方程式 117

9-5 直流电机的机电能量变换 117

9-6 直流电机的效率 119

9-7 直流发电机的电压调整率 119

9-8 他励(并励)直流电动机的机械特性 119

9-9 直流电动机的转速变化率 120

9-10 调速指标 120

9-11 变压器变比 121

9-12 变压器原、副边电压和电流的关系 121

9-15 变压器电势平衡方程式 122

9-14 变压器磁势平衡方程式 122

9-13 变压器原、副边的电动势 122

9-16 变压器的折算 123

9-17 变压器的等值电路 124

9-18 变压器参数的测定 125

9-19 变压器电压变化率 127

9-20 变压器的联接组 127

9-21 同步转速 127

9-22 转差率 128

9-23 电角度 128

9-24 交流电机单相绕组的磁势 128

9-25 三相绕组的磁势 128

9-29 异步电动机的等值电路 129

9-28 异步电动机电势平衡方程式 129

9-27 三相异步电动机转子电流频率 129

9-26 异步电动机定子绕组电势 129

9-30 三相异步电动机转矩 130

9-31 异步电动机参数计算 131

9-32 同步电机的功角特性 135

9-33 步进电机的步距角 136

9-34 步进电机的转速 136

第十章 电子技术 137

10-1 电子伏特 137

10-2 热电子发射公式(里查孙公式) 137

10-3 光电子功函数 138

10-4 PN结的电流—电压特性 138

10-5 晶体管电流放大系数 139

10-6 场效应管的电流方程 140

10-7 晶体管单管放大电路的放大倍数 143

10-8 晶体管的输入电阻 143

10-9 MOS场效应管单管放大电路的放大倍数 143

10-10 晶体管放大电路的稳定系数 144

10-11 单管共射电路的频率响应 145

10-12 多级放大电路的频率响应 146

10-13 放大电路的增益带宽积 147

10-14 直接耦合放大电路的放大倍数 147

10-15 阻容耦合式放大电路的放大倍数 148

10-16 差动放大电路 149

10-17 共模抑制比 151

10-18 负反馈放大电路的放大倍数 151

10-19 电压串联负反馈电路 152

10-20 电压并联负反馈电路 152

10-22 电流并联负反馈电路 153

10-21 电流串联负反馈电路 153

10-23 比例电路 154

10-24 求和电路 155

10-25 单运放加减电路 155

10-26 双运放加减运算电路 156

10-27 积分电路 156

10-28 微分电路 157

10-29 低通滤波电路(LPF) 157

10-30 高通滤波电路(IIPF) 159

10-31 通带滤波电路 160

10-32 带阻滤波电路(BEF) 162

10-33 RC串并联式正弦波振荡电路的谐振频率 163

10-34 LC正弦波振荡电路的谐振频率 163

10-35 互补功率放大电路的输出功率和效率 165

10-36 单相半波整流电路 166

10-37 单相桥式整流电路 166

10-38 单相半波可控整流(电阻性负载) 167

10-39 单相半波可控整流(电感性负载) 168

10-40 单相半波可控整流(反电势负载) 170

10-41 单相桥式全控整流 171

10-42 三相半波可控整流电路(三相零式) 173

10-43 三相桥式半控整流电路 175

10-44 三相桥式全控整流电路 176

10-45 逻辑代数的基本运算 177

10-46 逻辑代数的基本公式 178

10-47 逻辑代数等式的若干规则 179

10-48 逻辑代数常用公式 180

11-2 电流表的分流系数 181

第十一章 电气测量 181

11-1 标准电池的电动势 181

11-3 电压表的分压系数 182

11-4 单相功率的测量(三电压表法) 182

11-6 二表法则三相功率 184

11-7 惠斯顿电桥测电阻 184

11-8 双臂电桥的平衡条件 185

11-9 接地电阻的测量 185

11-10 电池内阻的测量(曼斯法) 185

11-11 电池内阻的测量(电压表法) 186

11-12 用交流电桥测量L和R 186

11-13 高阻值电阻的测量 186

11-15 凯里—福斯特电桥测互感 187

11-16 用坎贝尔电桥测量频率 187

11-14 西林电桥测量电容C 187

11-17 文氏电桥测量频率 188

11-18 用李沙育图形测量频率 188

11-19 用Q表测量品质因数 189

11-20 用Q表测量电感 189

11-21 用Q表测量电容 189

第二篇 自动控制 191

第十二章 自动控制一股概念 191

12-1 自动控制和自动控制系统 191

12-2 开环控制系统 191

12-3 闭环控制系统 192

12-4 自动控制系统的组成及术语 193

12-5 线性控制系统 194

12-8 离散控制系统 195

12-6 非线性控制系统 195

12-7 连续控制系统 195

12-9 恒值控制系统 196

12-10 随动控制系统 196

12-11 程序控制系统 196

第十三章 控制系统的数学模型 197

13-1 控制系统微分方程的建立 197

13-2 非线性特性曲线性化 200

13-3 拉普拉斯变换的定义 202

13-4 典型函数的拉氏变换 202

13-5 拉氏变换的基本法则 206

13-6 拉普拉斯反变换 208

13-8 典型环节的传递函数 209

13-7 传递函数 209

13-9 控制系统方块图 212

13-10 方块图的等效变换 213

13-11 用梅逊(S.T.Mason)公式求传递函数 217

13-12 信号流图 218

13-13 信号流图的性质 219

13-14 信号流图运算法则 220

第十四章 时域分析法 224

14-1 典型输入信号 224

14-2 一阶系统的数学模型 225

14-3 一阶系统的单位阶跃响应 226

14-4 一阶系统的单位斜坡响应 227

14-5 一阶系统的单位脉冲响应 228

14-6 二阶系统的数学模型 228

14-7 二阶系统的单位阶跃响应 229

14-8 二阶系统在欠阻尼时的暂态响应性能指标 233

14-9 二阶系统的脉冲响应 235

14-10 控制系统的稳定性 235

14-11 古尔维茨(Hurwitz)稳定判据 236

14-12 林纳德-奇帕特(Lienarol-Chipard)判据 237

14-13 劳斯(Routh)判据 239

14-14 控制系统稳态误差 240

14-15 误差准则 242

第十五章 根轨迹法 244

15-1 根轨迹的定义 244

15-2 根轨迹的起点和终点 244

15-3 根轨迹的分支数 244

15-6 根轨迹的渐近线 245

15-5 实轴上的根轨迹 245

15-4 根轨迹分支的连续性和对称性 245

15-7 渐近线的起始角与终止角 246

15-8 根轨迹分离点的坐标 246

15-9 根轨迹的分离角与会合角 248

15-10 根轨迹与虚轴的交点 248

15-11 根之和 249

15-12 闭环零极点与开环零极点的关系 252

第十六章 频率响应法 254

16-1 频率响应 254

16-2 频域性能指标 254

16-3 频率特性的图示法 255

16-4 比例环节的频率响应 256

16-5 积分环节的频率响应 256

16-6 微分环节的频率响应 257

16-7 惯性环节的频率响应 258

16-8 振荡环节(二阶系统)的频率响应 260

16-9 奈奎斯特(H.Nyquisit)稳定判据 263

16-10 稳定裕度 265

16-11 时域生指标σ、t的估算 266

第十七章 控制系统的校正 269

17-1 串联超前校正 269

17-2 串联滞后校正 270

17-3 串联滞后—超前校正 271

17-4 P、I、D校正器 271

17-5 反馈校正 272

18-2 描述函数 275

18-1 非线性系统 275

第十八章 非线性系统 275

18-3 饱和非线性特性的描述函数 277

18-4 死区非线性的描述函数 278

18-5 间隙非线性特性的描述函数 279

18-6 继电器非线性特性的描述函数 280

18-7 变放大系数非线性特性的描述函数 284

18-8 奈奎斯特图上的稳定判据 287

第十九章 采样系统 291

19-1 采样过程 291

19-2 采样定理(Shannon定理) 292

19-3 零阶保持器 293

19-4 一阶保持器 295

19-6 典型信号的Z变换 297

19-5 Z变换 297

19-7 离散函数的Z变换的求法 300

19-8 Z变换的基本定理 303

19-9 Z反变换 304

19-10 脉冲传递函数 306

19-11 有零阶保持器的开环脉冲传递函数 306

19-12 闭环系统脉冲传递函数 307

19-13 线性离散系统稳定的充要条件 308

19-14 W平面的劳斯判据 309

19-15 稳态误差 309

第二十章 现代控制理论 312

20-1 状态空间的基本概念 312

20-2 系统的状态空间表达式 314

20-3 定常连续系统状态方程的齐次解 315

20-4 状态转移矩阵的基本性质 317

20-5 定常连续系统状态方程的非齐次解 318

20-6 线性时变系统状态方程的齐次解 319

20-7 线性时变系统状态方程的非齐次解 320

20-8 离散时间状态方程的解 320

20-9 可控性与可观测性 321

20-10 可控性判据 321

20-11 可观测性判据 322

20-12 有关稳定性的基本定义 325

20-13 线性系统稳定性判据 326

20-14 李雅普诺夫第二法稳定性定理 327

20-15 线性系统的李雅普诺夫分析 329

附录 331

主要参考文献 335