自动控制原理与应用PDF电子书下载

第1章 自动控制系统概述 1

1.1自动控制系统基础知识 1

1.2自动控制的基本方式 1

1.2.1开环控制系统 2

1.2.2闭环控制系统 2

1.3自动控制系统的组成和分类 4

1.3.1自动控制系统的组成 4

1.3.2自动控制系统的分类 8

1.4自动控制系统的性能要求 9

小结 12

习题 12

第2章 自动控制系统的数学模型 14

2.1拉普拉斯变换及其运用 14

2.1.1拉普拉斯变换的定义 14

2.1.2拉普拉斯变换运算定理 16

2.1.3拉普拉斯逆变换 19

2.1.4拉普拉斯变换应用举例 20

2.2自动控制系统数学模型的建立 21

2.2.1动态微分方程 22

2.2.2传递函数 25

2.2.3典型环节的传递函数 26

2.2.4系统结构框图 32

2.2.5结构框图的变换法则 34

2.2.6系统结构框图化简及系统传递函数的求取 37

小结 40

习题 41

第3章 MATLAB与SIMULINK简介 43

3.1 MATLAB语言 43

3.1.1 MATLAB语言简述 43

3.1.2 MATLAB 6.X版对外部系统的要求 43

3.1.3 MATLAB的安装及启动 44

3.1.4 MATLAB指令窗简介 45

3.1.5 MATLAB在仿真中的应用 46

3.1.6 MATLAB的基本规定 47

3.1.7 MATLAB图形绘制 48

3.1.8 MATLAB语言在控制系统分析中的应用 50

3.2 SIMULINK建模与仿真 51

3.2.1 SIMULINK简介 51

3.2.2 SIMULINK模块库的分类及其用途 53

3.2.3用SIMULINK建立系统模型及仿真 53

3.3仿真实例 55

小结 56

习题 56

第4章 控制系统的时域分析 58

4.1一阶系统的时域分析 58

4.1.1一阶系统的数学描述 58

4.1.2一阶系统的单位阶跃响应 58

4.1.3一阶系统的单位斜坡响应 60

4.1.4一阶系统的单位脉冲响应 61

4.1.5三种典型输入信号作用于一阶系统的响应比较 61

4.2二阶系统的时域分析 62

4.2.1二阶系统的数学模型 62

4.2.2二阶系统的闭环极点 63

4.2.3二阶系统的单位阶跃响应 64

4.2.4二阶系统的单位脉冲响应 67

4.3控制系统稳定性分析 67

4.3.1稳定性的基本概念 67

4.3.2系统稳定的充要条件 68

4.3.3劳思稳定判据 69

4.4 MATLAB在时域分析中的运用 70

4.4.1系统零极点分布 70

4.4.2系统单位阶跃响应的仿真 71

4.5根轨迹分析法 72

4.5.1根轨迹的基本概念 72

4.5.2利用MATLAB进行根轨迹绘制 74

4.5.3控制系统的根轨迹分析 74

小结 75

习题 76

第5章 控制系统的频率分析 78

5.1频率特性的基本概念 78

5.1.1频率特性的基本概念 78

5.1.2频率特性与传递函数的关系 79

5.1.3频率特性的几何表示法 79

5.2典型环节的频率特性 81

5.2.1比例环节 81

5.2.2积分环节 81

5.2.3微分环节 82

5.2.4惯性环节 82

5.2.5一阶微分环节 83

5.2.6振荡环节 84

5.3控制系统的开环频率特性 85

5.3.1控制系统的型别 85

5.3.2控制系统的开环伯德图 86

5.4控制系统的稳定判据 88

5.5系统的稳定裕量 90

5.6 MATLAB绘制系统的频率特性图 92

小结 94

习题 95

第6章 自动控制系统的性能分析 98

6.1自动控制系统的稳态性能分析 98

6.1.1系统稳态误差的概念 98

6.1.2系统稳态误差与系统型别、开环增益间的关系 100

6.1.3系统稳态误差与输入信号间的关系 101

6.1.4系统稳态性能分析综述 102

6.2控制系统的动态性能分析 103

6.2.1典型二阶系统单位阶跃响应 103

6.2.2二阶系统的动态性能指标 103

6.2.3二阶系统动态性能分析 105

6.2.4利用MATLAB进行系统动态性能分析 108

6.3利用频率特性分析系统性能 108

6.3.1用开环频率特性分析系统的性能 108

6.3.2闭环频率特性与系统阶跃响应的关系 112

小结 113

习题 114

第7章 自动控制系统控制器及其校正与设计 116

7.1校正用的控制器 116

7.2校正的基本规律 119

7.2.1无源校正 119

7.2.2比例（P）控制器校正 121

7.2.3积分控制器（I）校正 125

7.2.4比例积分（PI）校正 129

7.2.5比例微分（PD）校正 136

7.2.6比例积分微分（PID）校正 142

7.2.7反馈校正 148

7.3复合补偿 154

7.3.1按扰动补偿的复合校正 154

7.3.2按输入补偿的复合校正 156

7.4其他控制器 158

7.4.1开关量控制器 158

7.4.2数字控制器 161

小结 164

习题 165

附录1 SIMULINK基本模块介绍 167

附录2 MATLAB控制系统工具箱函数介绍 179

参考文献 183