自动控制原理PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1概述 2

1.1.1自动控制在国民经济中的作用 2

1.1.2自动控制理论的发展 2

1.2基本控制方式 3

1.2.1基本概念 3

1.2.2开环控制 3

1.2.3闭环控制 4

1.2.4复合控制方式 5

1.3自动控制系统的分类 5

1.4自动控制系统示例 7

1.5自动控制系统的性能要求 10

习题 12

第2章 控制系统的数学模型 13

2.1控制系统的时域数学模型 14

2.1.1控制系统的微分方程 14

2.1.2控制系统的线性近似 18

2.2拉普拉斯变换 20

2.2.1拉普拉斯变换的定义 20

2.2.2拉普拉斯的常用定理 22

2.2.3拉普拉斯反变换 27

2.2.4微分方程的求解 30

2.3控制系统的复数域数学模型 31

2.3.1传递函数的定义和性质 31

2.3.2典型环节的传递函数 32

2.4控制系统的结构图和信号流图 36

2.4.1系统结构图及其等效变换 36

2.4.2控制系统的信号流图和梅森公式 44

2.5 MATLAB在控制系统建模中的应用 47

习题 49

第3章 控制系统的时域分析法 52

3.1时域分析基础 53

3.1.1典型输入信号 53

3.1.2典型时间响应 54

3.1.3单位阶跃响应的性能指标 55

3.2控制系统的时域分析 56

3.2.1一阶系统的时域分析 56

3.2.2二阶系统的时域分析 58

3.2.3改善二阶系统响应的措施 67

3.2.4高阶系统的时域分析 68

3.3控制系统的稳定性分析 69

3.3.1系统稳定的概念 69

3.3.2稳定的数学条件 70

3.3.3线性系统的代数稳定性判据 70

3.4控制系统的稳态误差分析 75

3.4.1误差与稳态误差 75

3.4.2稳态误差的计算 75

3.4.3给定输入下的稳态误差计算 76

3.4.4干扰作用下的稳态误差计算 78

3.5 MATLAB在控制系统时域分析中的应用 79

习题 81

第4章 控制系统的根轨迹分析法 83

4.1根轨迹的基本概念 84

4.1.1根轨迹的概念 84

4.1.2根轨迹与系统性能 84

4.1.3根轨迹的幅值条件和相角条件 85

4.2绘制根轨迹的基本法则 86

4.3特殊根轨迹 93

4.3.1广义根轨迹 93

4.3.2零度根轨迹 94

4.4系统闭环零极点分布与阶跃响应的关系 96

4.4.1用闭环零极点表示的阶跃响应解析式 96

4.4.2闭环零极点分布与阶跃响应的定性关系 97

4.4.3主导极点与偶极子 97

4.5开环零极点的变化对根轨迹的影响 99

4.5.1开环零点的变化对根轨迹的影响 99

4.5.2开环极点的变化对根轨迹的影响 101

4.6 MATLAB在根轨迹法中的应用 103

习题 105

第5章 控制系统的频域分析法 107

5.1频率特性 108

5.1.1频率特性的基本概念 108

5.1.2频率特性的图形表示 110

5.2控制系统的幅相特性图 111

5.2.1典型环节的幅相特性图 111

5.2.2开环幅相特性图的绘制 115

5.3控制系统的对数频率特性图 117

5.3.1典型环节的Bode图 117

5.3.2开环系统的Bode图 121

5.3.3最小相角系统和非最小相角系统 123

5.4频域稳定判据 125

5.4.1奈氏判据的数学基础 125

5.4.2奈氏判据 128

5.4.3对数频率稳定判据 129

5.5稳定裕度 131

5.5.1相角裕度 131

5.5.2幅值裕度 131

5.6频率特性分析 134

5.6.1应用开环频率特性分析系统的性能 134

5.6.2应用闭环频率特性分析系统的性能 137

5.6.3开环频域指标和闭环频域指标的关系 140

5.7 MATLAB在频域分析中的应用 141

习题 145

第6章 控制系统的校正 147

6.1系统校正的基本概念 148

6.1.1性能指标 148

6.1.2系统带宽确定 149

6.1.3校正方式 149

6.1.4基本校正规律 151

6.1.5校正方法 154

6.2系统串联校正 154

6.2.1串联超前校正 154

6.2.2串联滞后校正 158

6.2.3串联滞后-超前校正 161

6.2.4串联校正的期望频率特性综合法 164

6.3反馈校正 165

6.3.1反馈校正的原理 166

6.3.2反馈校正的特点 166

6.3.3反馈校正装置的设计 167

6.4复合校正 169

6.4.1按扰动补偿的复合校正 170

6.4.2按输入补偿的复合校正 171

6.5 MATLAB在系统校正设计中的应用 172

习题 175

第7章 离散控制系统 178

7.1离散控制系统的基本概念 179

7.1.1采样控制系统 179

7.1.2计算机控制系统 179

7.2信号的采样和复现 180

7.2.1采样过程 180

7.2.2采样定理 181

7.2.3零阶保持器 183

7.3 z变换理论 184

7.3.1 z变换定义 184

7.3.2 z变换方法 184

7.3.3 z变换性质 186

7.3.4 z反变换 187

7.4离散系统的数学模型 189

7.4.1差分方程及其求解 189

7.4.2脉冲传递函数 191

7.4.3开环系统脉冲传递函数 192

7.4.4闭环系统脉冲传递函数 194

7.5离散系统的性能分析 197

7.5.1离散系统的稳定性分析 197

7.5.2离散系统的稳态误差 201

7.5.3离散系统的动态性能 203

7.6 MATLAB在离散系统分析中的应用 205

习题 209

习题答案 211

参考文献 226