控制理论PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 什么是控制 1

1.2 控制的基本观点 2

1.3 控制的必要性和种类 5

1.4 本书的结构和特征 7

1.5 本书的学习方法 8

第2章 从拉普拉斯变换到传递函数 11

2.1 拉普拉斯变换和拉普拉斯反变换 11

2.1.1 复数和复函数 11

2.1.2 拉普拉斯变换 13

2.1.3 拉普拉斯变换的性质 15

2.1.4 拉普拉斯反变换 17

2.2 线性定常系统 22

2.2.1 线性系统与定常系统 22

2.2.2 脉冲响应和传递函数 25

2.3 传递函数与方框图 27

2.3.1 各种系统的传递函数 28

2.3.2 方框图 30

练习题 36

第3章 控制系统特性的研究方法 39

3.1 系统特性的时域分析(瞬态响应分析) 39

3.1.1 阶跃响应 40

3.1.2 斜坡响应 45

3.2 控制系统对正弦输入信号的响应(频率响应分析) 46

3.2.1 传递函数与频率响应函数的关系 46

3.2.2 频率响应的图解表示方法 48

3.3 系统稳定性的研究方法(stability analysis) 61

3.3.1 线性定常系统的稳定性 61

3.3.2 反馈控制系统稳定性的研究方法 62

练习题 73

4.1 控制系统的性能评估 75

4.1.1 瞬态特性的评估 75

第4章 基于传递函数的控制系统设计 75

4.1.2 稳态特性的评估 81

4.2 基于瞬态响应的设计考虑 85

4.2.1 什么是根轨迹 85

4.2.2 利用根轨迹设计控制系统 87

4.3 基于频率响应的设计考虑 89

4.3.1 通过增益调整提高性能 89

4.3.2 利用相位超前与相位滞后校正提高性能 90

4.4 过程控制系统的设计考虑 94

练习题 97

5.1.1 实际系统的状态空间模型 101

5.1 对线性系统的更详尽描述 101

第5章 状态空间法 101

5.1.2 一般情况下的状态空间模型 104

5.1.3 状态空间模型的时域响应 105

5.2 状态空间模型与传递函数的关系 106

5.2.1 由状态空间模型变换成传递函数 106

5.2.2 从传递函数到状态空间模型 108

5.2.3 传递函数的极点与状态空间模型 111

5.3 执行器和传感器的充分性问题 114

5.3.1 线性系统的可控性 114

5.3.2 线性系统的可观测性 116

5.3.3 传递函数的可控性和可观测性 119

5.3.4 标准构造定理 121

5.3.5 坐标变换与可控性及可观测性 125

5.3.6 最小实现 126

5.4 系统的安全运行问题 127

练习题 129

第6章 数字控制系统 133

6.1 数字控制的概况 133

6.2 连续时间与离散时间系统的关系 135

6.2.1 离散时间状态方程式 135

6.2.2 例题 136

6.3.1 一阶系统的响应 137

6.3 离散时间系统的响应研究 137

6.3.2 基于特征值的系统分解 139

6.3.3 特征值为复数时的响应 141

6.3.4 关于状态的稳定性：内部稳定性 142

6.3.5 输入-输出稳定性 143

6.4 系统性质的考虑 144

6.4.1 可控性与可观测性 144

6.4.2 信号的z变换 146

6.4.3 用脉冲传递函数表示输入-输出关系 148

6.4.4 用状态方程式表示传递函数 150

6.5.1 通过状态反馈使系统稳定化 151

6.5 基于反馈的系统控制 151

6.5.2 状态的观测 153

6.5.3 利用观测器进行输出反馈 155

6.6 最优调节器设计 156

6.6.1 对控制性能的评价 156

6.6.2 评价函数的最小化 158

6.6.3 例题 159

6.6.4 LQ最优调节器在什么样的系统中有效 161

练习题 162

练习题简答 163

参考文献 175