自动控制原理与系统PDF电子书下载

第1章 自动控制系统的基本知识 1

1.1自动控制的基本概念 1

1.1.1自动控制 1

1.1.2常用术语 1

1.2自动控制系统的组成与系统原理框图 2

1.2.1自动控制系统的组成 2

1.2.2自动控制系统的原理框图 3

1.3控制系统的分类 4

1.3.1自动控制的基本方式 4

1.3.2控制系统的分类 5

1.4对自动控制系统的基本要求 7

1.4.1控制系统的稳态、动态与过渡过程 7

1.4.2对自动控制系统的基本要求 7

小结与要求 9

思考题与习题 9

第2章 自动控制系统的数学模型 11

2.1标准微分方程 11

2.1.1建立标准微分方程的一般步骤 11

2.1.2标准微分方程的建立 11

2.1.3标准微分方程的求解 13

2.2传递函数 14

2.2.1传递函数的定义 14

2.2.2传递函数的性质 15

2.2.3典型环节的传递函数 15

2.3动态结构图 20

2.3.1绘制动态结构图的步骤 20

2.3.2动态结构图的绘制 20

2.3.3运算阻抗法绘制动态结构图 21

2.4动态结构图的等效变换 24

2.4.1基本连接方式 24

2.4.2比较点、引出点的移动 27

2.5梅逊公式 30

2.5.1常用术语 31

2.5.2梅逊公式 31

2.6控制系统的典型传递函数 33

2.6.1闭环控制系统的开环传递函数 34

2.6.2系统的闭环传递函数 34

2.6.3系统的误差传递函数 35

小结与要求 35

思考题与习题 36

第3章 时域分析法 39

3.1控制系统的性能指标 39

3.1.1典型输入信号 39

3.1.2控制系统的性能指标 41

3.2控制系统的动态性能分析 42

3.2.1一阶系统的时域分析 42

3.2.2二阶系统的响应分析 43

3.3线性系统稳定性分析 51

3.3.1系统稳定的概念 51

3.3.2系统稳定的充分必要条件 51

3.3.3代数稳定性判据 52

3.3.4结构不稳定系统的改进措施 55

3.4控制系统的稳态误差分析 56

3.4.1误差与稳态误差的定义 57

3.4.2稳态误差的计算 57

3.4.3给定信号作用下的稳态误差及误差系数 58

3.4.4扰动信号作用下的稳态误差 62

3.4.5改善系统稳态精度的方法 63

小结与要求 64

思考题与习题 65

第4章 频域分析法 67

4.1频率特性的基本概念 67

4.1.1频率特性的定义 67

4.1.2频率特性与传递函数的关系 68

4.1.3频率特性的数学表达式 68

4.1.4频率特性的图像表示法 69

4.2典型环节的频率特性 71

4.2.1比例环节的频率特性 71

4.2.2积分环节的频率特性 71

4.2.3微分环节（理想微分）的频率特性 72

4.2.4惯性环节的频率特性 73

4.2.5一阶微分环节的频率特性 76

4.2.6振荡环节 77

4.2.7迟延环节 79

4.2.8一阶不稳定环节 80

4.2.9最小相位系统和非最小相位系统 81

4.3系统开环频率特性 81

4.3.1 O型系统的开环频率特性 82

4.3.2Ⅰ型系统的开环频率特性 84

4.3.3 Ⅱ型系统的开环频率特性 85

4.3.4系统开环幅相频率特性曲线的画法 86

4.3.5系统开环对数频率特性曲线（Bode）的画法 88

4.3.6根据对数幅频特性曲线确定传递函数 92

4.4系统稳定性的频域判据 94

4.4.1奈奎斯特稳定性判据 95

4.4.2对数频率稳定性判据 96

4.4.3稳定裕量 97

4.5系统开环频率特性与系统性能的关系 100

4.5.1 3频段的概念 100

4.5.2典型系统 104

小结与要求 105

思考题与习题 105

第5章 简单控制系统 108

5.1简单控制系统的组成 108

5.2被控量与操纵量的选择 108

5.2.1被控量的选择 108

5.2.2操纵量的选择 109

5.3执行器的选择 111

5.3.1气动执行器的结构与分类 111

5.3.2控制阀流量特性 114

5.3.3控制阀的选择 117

5.4基本控制规律 118

5.4.1控制器的控制规律 118

5.4.2基本控制规律的类型 118

5.4.3常用控制规律的选择 121

5.4.4控制器正、反作用的选择 122

5.5简单控制系统的控制器参数整定 123

小结与要求 126

思考题与习题 126

第6章 复杂控制系统 128

6.1串级控制系统 128

6.1.1串级控制系统的组成 128

6.1.2串级控制系统的工作过程 130

6.1.3串级控制系统的特点 130

6.1.4串级控制系统的设计 131

6.1.5串级控制系统的适用场合 134

6.2前馈控制系统 135

6.2.1前馈控制的概念 135

6.2.2前馈控制的特点及局限性 136

6.2.3前馈—反馈控制 136

6.2.4前馈控制的应用 137

小结与要求 139

思考题与习题 139

第7章 特殊控制系统 141

7.1均匀控制系统 141

7.1.1均匀控制的概念 141

7.1.2均匀控制系统的结构 142

7.2分程控制系统 143

7.2.1概述 143

7.2.2分程控制系统的结构与分类 144

7.2.3分程控制系统的应用 144

7.2.4分程控制系统需要注意的问题 146

7.3比值控制系统 146

7.3.1比值控制的概念 146

7.3.2比值控制系统的结构 147

7.3.3比值控制系统中比值系数的换算 150

7.3.4比值控制系统的设计 151

7.4自动选择性控制系统 152

7.4.1选择性控制系统的概念 152

7.4.2自动选择性控制系统的类型 152

7.4.3选择性控制系统的设计 154

7.4.4预防积分饱和措施 155

小结与要求 155

思考题与习题 155

附表 常用函数拉氏变换对照表 157

参考文献 158