自动控制原理PDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

自动控制原理PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 自动控制的一般概念1

1.1引言2

1.2自动控制理论发展概述2

1.3自动控制和自动控制系统的基本概念4

1.3.1自动控制问题的提出4

1.3.2开环控制系统5

1.3.3闭环控制系统6

1.3.4开环控制系统与闭环控制系统的比较7

1.3.5复合控制系统8

1.4自动控制系统的基本组成8

1.5控制系统示例9

1.6自动控制系统的分类12

1.6.1恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统13

1.6.2定常系统和时变系统13

1.6.3线性系统和非线性系统13

1.6.4连续系统与离散系统13

1.6.5单变量系统和多变量系统14

1.7对控制系统性能的基本要求14

1.8本课程的研究内容15

1.9小结16

习题16

第2章 控制系统的数学模型22

2.1引言23

2.2控制系统的时域数学模型23

2.2.1线性元部件、线性系统微分方程的建立23

2.2.2非线性系统微分方程的线性化26

2.2.3线性定常微分方程求解27

2.2.4运动的模态28

2.3控制系统的复域数学模型28

2.3.1传递函数28

2.3.2常用控制元件的传递函数30

2.3.3典型环节35

2.3.4传递函数的标准形式35

2.4控制系统的结构图及其等效变换36

2.4.1结构图36

2.4.2结构图等效变换38

2.5控制系统的信号流图41

2.5.1信号流图41

2.5.2梅逊增益公式42

2.6控制系统的传递函数44

2.6.1系统的开环传递函数44

2.6.2闭环系统的传递函数45

2.6.3闭环系统的误差传递函数45

2.7小结46

习题47

第3章 线性系统的时域分析与校正52

3.1概述53

3.1.1时域法的作用和特点53

3.1.2时域法常用的典型输入信号53

3.1.3系统的时域性能指标53

3.2一阶系统的时间响应及动态性能55

3.2.1一阶系统传递函数标准形式及单位阶跃响应55

3.2.2一阶系统动态性能指标计算55

3.2.3典型输入下一阶系统的响应56

3.3二阶系统的时间响应及动态性能58

3.3.1二阶系统传递函数标准形式及分类58

3.3.2过阻尼二阶系统动态性能指标计算59

3.3.3欠阻尼二阶系统动态性能指标计算62

3.3.4改善二阶系统动态性能的措施72

3.3.5附加闭环零极点对系统动态性能的影响74

3.4高阶系统的阶跃响应及动态性能76

3.4.1高阶系统单位阶跃响应76

3.4.2闭环主导极点77

3.4.3估算高阶系统动态性能指标的零点极点法77

3.5线性系统的稳定性分析79

3.5.1稳定性的概念79

3.5.2稳定的充要条件80

3.5.3稳定判据81

3.6线性系统的稳态误差84

3.6.1误差与稳态误差84

3.6.2计算稳态误差的一般方法85

3.6.3静态误差系数法86

3.6.4干扰作用引起的稳态误差分析89

3.6.5动态误差系数法91

3.7线性系统时域校正93

3.7.1反馈校正94

3.7.2复合校正96

3.8小结98

习题100

第4章 根轨迹法108

4.1根轨迹法的基本概念109

4.1.1根轨迹的基本概念109

4.1.2根轨迹与系统性能110

4.1.3闭环零、极点与开环零、极点之间的关系111

4.1.4根轨迹方程112

4.2绘制根轨迹的基本法则113

4.3广义根轨迹123

4.3.1参数根轨迹123

4.3.2零度根轨迹125

4.4利用根轨迹分析系统性能129

4.4.1利用闭环主导极点估算系统的性能指标129

4.4.2开环零、极点分布对系统性能的影响134

4.5小结138

习题139

第5章 线性系统的频域分析与校正142

5.1频率特性的基本概念143

5.1.1频率响应143

5.1.2频率特性144

5.1.3频率特性的图形表示方法145

5.2幅相频率特性（Nyquist图）148

5.2.1典型环节的幅相特性曲线148

5.2.2开环系统幅相特性曲线的绘制156

5.3对数频率特性（Bode图）159

5.3.1典型环节的Bode图159

5.3.2开环系统Bode图的绘制164

5.3.3由对数幅频特性曲线确定开环传递函数166

5.3.4最小相角系统和非最小相角系统167

5.4频域稳定判据169

5.4.1奈奎斯特稳定判据169

5.4.2奈奎斯特稳定判据的应用172

5.4.3对数稳定判据174

5.5稳定裕度176

5.5.1稳定裕度的定义176

5.5.2稳定裕度的计算177

5.6利用开环对数幅频特性分析系统的性能178

5.6.1 L （ω）低频渐近线与系统稳态误差的关系179

5.6.2 L （ω）中频段特性与系统动态性能的关系179

5.6.3 L （ω）高频段与系统抗高频干扰能力的关系184

5.7闭环频率特性曲线的绘制185

5.7.1用向量法求闭环频率特性185

5.7.2尼柯尔斯图线186

5.8利用闭环频率特性分析系统的性能188

5.8.1闭环频率特性的几个特征量188

5.8.2闭环频域指标与时域指标的关系188

5.9频率法串联校正193

5.9.1相角超前校正193

5.9.2相角滞后校正197

5.9.3滞后-超前校正202

5.9.4串联PID校正206

5.10小结210

习题211

第6章 线性离散系统的分析与校正221

6.1离散系统222

6.2信号采样与保持223

6.2.1信号采样223

6.2.2采样定理224

6.2.3采样周期的选择225

6.2.4零阶保持器227

6.3 z变换228

6.3.1 z变换定义228

6.3.2 z变换方法229

6.3.3 z变换基本定理231

6.3.4 z反变换234

6.3.5 z变换的局限性237

6.4离散系统的数学模型237

6.4.1差分方程及其解法237

6.4.2脉冲传递函数239

6.4.3开环系统脉冲传递函数241

6.4.4闭环系统脉冲传递函数243

6.5稳定性分析245

6.5.1 s域到z域的映射245

6.5.2稳定的充分必要条件245

6.5.3稳定性判据247

6.6稳态误差计算250

6.6.1一般方法（利用终值定理）250

6.6.2静态误差系数法251

6.6.3动态误差系数法253

6.7动态性能分析255

6.7.1闭环极点分布与瞬态响应255

6.7.2动态性能分析258

6.8离散系统的模拟化校正259

6.8.1常用的离散化方法260

6.8.2模拟化校正举例262

6.9离散系统的数字校正264

6.9.1数字控制器的脉冲传递函数264

6.9.2最少拍系统设计265

6.10小结269

习题271

第7章 非线性控制系统分析275

7.1非线性控制系统概述276

7.1.1非线性现象的普遍性276

7.1.2控制系统中的典型非线性特性276

7.1.3非线性控制系统的特点278

7.1.4非线性控制系统的分析方法279

7.2相平面法280

7.2.1相平面的基本概念280

7.2.2相轨迹的性质280

7.2.3相轨迹的绘制282

7.2.4由相轨迹求时间解283

7.2.5二阶线性系统的相轨迹285

7.2.6非线性系统的相平面分析287

7.3描述函数法293

7.3.1描述函数的基本概念293

7.3.2典型非线性特性的描述函数294

7.3.3用描述函数法分析非线性系统299

7.4改善非线性系统性能的措施304

7.4.1调整线性部分的结构参数304

7.4.2改变非线性特性305

7.4.3非线性特性的利用306

7.5小结306

习题307

第8章 控制系统的状态空间分析与综合312

8.1控制系统的状态空间描述313

8.1.1系统数学描述的两种基本形式313

8.1.2状态空间描述常用的基本概念315

8.1.3系统的传递函数矩阵318

8.1.4线性定常系统动态方程的建立319

8.2线性系统的运动分析333

8.2.1线性定常连续系统的自由运动333

8.2.2状态转移矩阵的性质337

8.2.3线性定常连续系统的受控运动338

8.2.4线性定常离散系统的运动分析339

8.2.5连续系统的离散化340

8.3控制系统的李雅普诺夫稳定性分析341

8.3.1李雅普诺夫稳定性概念341

8.3.2李雅普诺夫稳定性间接判别法343

8.3.3李雅普诺夫稳定性直接判别法343

8.3.4线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析347

8.3.5李雅普诺夫稳定性、BIBS稳定性、BIBO稳定性之间的关系349

8.4线性系统的可控性和可观测性350

8.4.1可控性和可观测性的概念350

8.4.2线性定常系统的可控性351

8.4.3线性定常系统的可观测性359

8.4.4可控性、可观测性与传递函数矩阵的关系364

8.4.5连续系统离散化后的可控性与可观测性369

8.5线性系统非奇异线性变换及系统的规范分解370

8.5.1线性系统的非奇异线性变换及其性质370

8.5.2几种常用的线性变换372

8.5.3对偶原理376

8.5.4线性系统的规范分解377

8.6线性定常控制系统的综合设计381

8.6.1状态反馈与极点配置381

8.6.2输出反馈与极点配置385

8.6.3状态重构与状态观测器设计387

8.6.4降维状态观测器的概念390

8.7小结391

习题392

附录A拉普拉斯变换及反变换397

A.1拉普拉斯变换的基本性质397

A.2常用函数的拉普拉斯变换和z变换398

A.3用查表法进行拉普拉斯反变换398

附录B常见的无源及有源校正网络400

附录C综合练习题402

附录D习题答案409

参考文献425