自动控制原理PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 自动控制和自动控制系统的基本概念 1

1.1.1 人工控制与自动控制 1

1.1.2 自动控制系统中常用的名词和术语 3

1.1.3 自动控制系统的组成和方框图 3

1.2 自动控制系统的分类 5

1.2.1 按控制系统的结构不同分类 5

1.2.2 按给定值不同分类 6

1.2.3 按控制系统闭合回路数不同分类 7

1.2.4 其他分类 7

1.3 信号对控制系统的性能要求 8

1.3.1 典型的输入信号 8

1.3.2 自动控制系统的性能要求 9

本章小结 13

思考题与习题 14

2 自动控制系统的数学模型 15

2.1 系统的微分方程、传递函数、动态结构图 15

2.1.1 系统微分方程 15

2.1.2 传递函数 19

2.2 典型环节 21

2.2.1 比例环节 22

2.2.2 惯性环节 23

2.2.3 积分环节 25

2.2.4 微分环节 27

2.2.5 振荡环节 29

2.2.6 延迟环节 31

2.3 系统方框图及闭环传递函数的求取 32

2.3.1 系统方框图的画法 32

2.3.2 框图的变换与化简 33

2.4 自动调节器的基本动作规律 40

本章小结 45

思考题与习题 46

3 时域分析法 49

3.1 控制系统的时域性能指标 50

3.2 一阶系统的时域分析 51

3.3 二阶系统的时域分析 54

3.4 高阶系统的时域分析 63

3.5 控制系统的稳定性分析 65

3.5.1 系统稳定的充分必要条件 65

3.5.2 劳斯稳定判据 66

3.5.3 结构不稳定系统的改进措施 70

3.6 控制系统的稳态误差分析 72

3.6.1 给定信号作用下的稳态误差分析 73

3.6.2 扰动信号作用下的稳态误差分析 76

3.6.3 提高系统稳态精度的方法 77

本章小结 78

思考题与习题 79

4 根轨迹法 81

4.1 根轨迹的基本概念 82

4.1.1 根轨迹 82

4.1.2 根轨迹与系统性能 83

4.1.3 绘制根轨迹的基本条件 83

4.2 根轨迹的绘制 85

4.2.1 绘制根轨迹的基本规则 85

4.2.2 一般根轨迹绘制举例 91

4.3 用根轨迹分析系统性能 93

4.3.1 系统稳定性分析 93

4.3.2 系统动态性能的定性分析 93

4.4 用Matlab绘制控制系统的根轨迹 96

4.4.1 指令和函数 96

4.4.2 应用举例 96

本章小结 98

思考题与习题 99

5 频率法 101

5.1 频率特性 101

5.1.1 频率特性的基本概念 101

5.1.2 频率特性的几何表示法 103

5.1.3 对数频率特性 103

5.2 典型环节的频率特性 105

5.2.1 比例环节 105

5.2.2 积分环节 105

5.2.3 微分环节 106

5.2.4 惯性环节 106

5.2.5 一阶微分环节 108

5.3 最小相位系统与非最小相位系统 108

5.4 系统开环对数频率特性及稳定判据 109

5.4.1 开环对数频率特性 109

5.4.2 奈氏判据 112

5.4.3 对数频率稳定判据 117

5.4.4 稳定裕度及其工程意义 119

本章小结 121

思考题与习题 122

6 控制系统的校正 123

6.1 串联校正和反馈校正方法 123

6.1.1 系统校正的概念 123

6.1.2 校正装置与系统的连接方式 124

6.1.3 相位超前校正装置 125

6.1.4 频率法设计超前校正装置 126

6.1.5 反馈校正 130

6.2 前馈-反馈复合控制的校正方法 132

6.2.1 前馈补偿的复合控制 132

6.2.2 扰动补偿的复合控制 133

6.3 PID控制器的工程整定 134

6.3.1 热工调节对象动态特性 134

6.3.2 控制器的参数整定 138

本章小结 145

思考题与习题 145

7 采样控制系统分析 147

7.1 采样控制系统的基本概念 147

7.1.1 采样控制系统的基本结构 147

7.1.2 采样过程与采样定理 149

7.1.3 采样信号的复现 150

7.2 采样控制系统的数学基础 152

7.2.1 z变换的定义 152

7.2.2 求z变换的方法 153

7.2.3 z变换的基本定理 155

7.2.4 z反变换 155

7.2.5 用z变换解差分方程 157

7.3 采样控制系统的脉冲传递函数 159

7.3.1 脉冲传递函数的定义 159

7.3.2 开环系统的脉冲传递函数 160

7.3.3 闭环系统的脉冲传递函数 161

7.4 采样控制系统的稳定性分析 163

7.4.1 z平面和s平面的关系 163

7.4.2 z平面内的稳定条件 164

7.4.3 劳斯稳定判据 165

7.5 采样控制系统的稳态误差分析 166

7.6 采样控制系统的动态性能分析 169

本章小结 171

思考题与习题 171

附录 常用函数拉氏变换对照表 175

参考文献 179