自动控制原理与应用PDF电子书下载

第1章 自动控制系统概论 1

1.1 概述 1

1.2 自动控制系统的组成和术语 2

1.2.1 自动控制的基本概念与组成 2

1.2.2 系统术语 3

1.2.3 自动控制系统的方块图表示 3

1.3 自动控制系统的分类 4

1.3.1 开环控制系统和闭环控制系统 4

1.3.3 线性和非线性控制系统 6

1.3.2 定值、随动和程序控制系统 6

1.3.4 连续和离散控制系统 7

1.3.5 单变量和多变量控制系统 7

1.4 自动控制系统示例 7

1.4.1 温度控制系统 8

1.4.2 位置随动系统 9

1.4.3 自动调速系统 10

1.5 对自动控制系统的基本要求 11

本章小结 13

习题1 13

2.1.1 控制系统微分方程的建立 15

第2章 控制系统的数学模型 15

2.1 控制系统的微分方程 15

2.1.2 控制系统微分方程的求解 17

2.2 传递函数 18

2.2.1 传递函数的定义 18

2.2.2 传递函数的求取 19

2.3 控制系统的动态结构图 21

2.3.1 动态结构图的组成与画法 21

2.3.2 动态结构图的等效变换及化简 23

2.3.3 用公式法求传递函数 29

2.4.1 典型环节的数学模型 30

2.4 典型环节的数学模型及阶跃响应 30

2.4.2 典型环节的传递函数及阶跃响应 34

2.5 自动控制系统的传递函数 38

本章小结 41

习题2 42

第3章 控制系统的时域分析法 44

3.1 概述 44

3.1.1 典型输入信号及其时间响应 44

3.1.2 阶跃响应的性能指标 47

3.2.1 系统稳定性概念 48

3.2 系统稳定性分析 48

3.2.2 线性系统稳定的充分必要条件 50

3.2.3 系统稳定性的代数判据 50

3.3 一阶系统动态性能分析 53

3.3.1 一阶系统的数学模型 53

3.3.2 一阶系统动态性能的时域分析 54

3.4 二阶系统动态性能分析 56

3.4.1 二阶系统的数学模型 56

3.4.2 二阶系统的稳定性分析 57

3.4.3 二阶系统动态性能的时域分析 59

3.5 稳态性能的时域分析 61

3.5.1 系统误差与稳态误差 61

3.5.2 稳态误差的计算 62

本章小结 66

习题3 66

第4章 控制系统的频域分析法 68

4.1 频率特性的概念 68

4.1.1 频率特性的基本概念 68

4.1.2 频率特性与传递函数的关系 69

4.1.4 频率特性的图形表示方法 70

4.1.3 频率特性的性质 70

4.2 典型环节的伯德图 71

4.2.1 比例环节 71

4.2.2 积分环节 72

4.2.3 微分环节 73

4.2.4 惯性环节 74

4.2.5 比例微分环节 75

4.2.6 振荡环节 76

4.2.7 一阶不稳定环节 78

4.2.8 最小相位系统的概念 79

4.3 系统开环对数频率特性曲线的绘制 81

4.3.1 系统开环对数频率特性曲线绘制的一般步骤 82

4.3.2 开环对数频率特性曲线绘制举例 82

4.4 系统稳定性的频域分析 87

4.4.1 对数频率稳定判据 87

4.4.2 稳定裕量 89

4.5 动态性能的频域分析 91

4.5.1 三频段的概念 91

4.5.2 典型系统 94

本章小结 96

习题4 97

5.1.1 无源校正装置 100

第5章 自动控制系统的校正 100

5.1 常用校正装置 100

5.1.2 有源校正装置 101

5.2 串联校正 102

5.2.1 串联比例校正 103

5.2.2 串联比例微分校正 104

5.2.3 串联比例积分校正 106

5.2.4 串联比例积分微分校正 108

5.3 反馈校正 109

5.4 前馈控制的概念 112

5.5.2 系统固有部分频率特性的简化处理 113

5.5 自动控制系统的一般设计方法 113

5.5.1 自动控制系统设计的基本步骤 113

5.5.3 系统预期开环对数频率特性的确定 115

本章小结 117

习题5 117

第6章 直流调速系统 118

6.1 直流调速系统概述 118

6.1.1 直流调速系统的基本概念 118

6.1.2 直流调速方式 118

6.1.3 晶闸管直流调速系统的开环机械特性 121

6.1.4 直流调速系统的主要性能指标 122

6.2 单闭环直流调速系统 125

6.2.1 单闭环转速有静差调速系统 125

6.2.2 单闭环转速无静差调速系统 132

6.2.3 单闭环直流调速系统的限流保护（电流截止负反馈） 138

6.2.4 其它单闭环调速系统 142

6.3 双闭环无静差直流调速系统 147

6.3.1 最佳过渡过程的基本概念 147

6.3.2 转速电流双闭环直流调速系统的组成 147

6.3.3 双闭环直流调速系统的静特性分析 148

6.3.4 双闭环调速系统的启动过程 150

6.3.5 双闭环直流调速系统的典型参数计算 153

6.4 可逆直流调速系统 153

6.4.1 可逆运行的基本知识 153

6.4.2 可逆系统的工作状态 156

6.4.3 可逆直流调速系统中的环流分析 157

6.4.4 逻辑控制的无环流可逆调速系统 157

本章小结 161

习题6 162

7.1.1 不可逆PWM变换器 164

7.1 直流脉宽调制电路的工作原理 164

第7章 直流脉宽调速系统 164

7.1.2 可逆PWM变换器 165

7.2 脉宽调速系统的控制电路 168

7.2.1 直流脉宽调制器 169

7.2.2 逻辑延时电路 170

7.2.3 基极驱动器和保护电路 170

7.2.4 由PWM集成芯片组成的直流脉宽调速系统 172

7.2.5 由单片机控制的直流脉宽调速系统 174

本章小结 175

习题7 176

第8章 位置随动系统 177

8.1 概述 177

8.2 位置随动系统的组成及工作原理 178

8.2.1 位置检测元件 178

8.2.2 执行元件 182

8.2.3 相敏整流与滤波电路 184

8.2.4 放大电路 185

8.3 位置随动系统的控制特点与实例分析 185

8.3.1 系统组成原理图 186

8.3.2 系统组成框图 187

8.3.3 系统自动调节过程 188

本章小结 188

习题8 188

第9章 交流变频调速系统 189

9.1 交流变频调速的基本概念 189

9.1.1 交流调速系统简介 189

9.1.2 交流变频调速的基本控制方式 190

9.1.3 变频调速系统的控制方法 194

9.2 脉宽调制型变频调速系统 202

9.2.1 PWM型变频器工作原理 203

9.2.2 PWM型变频调速系统的主电路 205

9.2.3 PWM型变频调速系统的控制电路 209

9.3 数字式通用变频器及其应用 213

9.3.1 通用变频器概况 213

9.3.2 通用变频器的选择 214

9.3.3 通用变频器的运行 220

9.3.4 通用变频器应用实例 224

本章小结 226

习题9 227

参考文献 228