自动控制原理2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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 自动控制系统概述1

1.1 自动控制理论发展简史1

1.2 人工控制与自动控制3

1.2.1 人工控制3

1.2.2 自动控制4

1.3 开环控制系统与闭环控制系统5

1.3.1 开环控制系统5

1.3.2 闭环控制系统6

1.4 自动控制系统的组成7

1.4.1 基本组成部分7

1.4.2 自动控制系统中常用的名词术语8

1.5 自动控制系统的分类8

1.5.1 按输入信号的特点分类9

1.5.2 按描述系统的动态方程分类9

1.5.3 按系统的参数是否随时间而变化分类9

1.5.4 按信号的传递是否连续分类9

1.5.5 按照输入信号和输出信号的数目分类10

1.6 自动控制系统的应用实例10

1.6.1 炉温控制系统10

1.6.2 函数记录仪11

1.6.3 导弹发射架范围控制系统12

1.6.4 计算机控制系统13

1.7 对自动控制系统的基本要求13

1.8 本课程研究的主要内容14

本章小结14

习题15

第2章 控制系统的数学模型17

2.1 控制系统的微分方程17

2.1.1 线性系统微分方程的建立17

2.1.2 非线性系统微分方程的线性化20

2.2 传递函数22

2.2.1 传递函数的定义和性质22

2.2.2 用复数阻抗法求电网络的传递函数25

2.2.3 典型环节及其传递函数27

2.3 控制系统的结构图及其等效变换31

2.3.1 结构图的组成31

2.3.2 结构图的建立31

2.3.3 结构图的等效变换32

2.4 自动控制系统的传递函数37

2.4.1 系统的开环传递函数37

2.4.2 闭环系统的传递函数38

2.4.3 闭环系统的偏差传递函数39

2.5 信号流图40

2.5.1 信号流图的基本要素40

2.5.2 信号流图的常用术语40

2.5.3 信号流图的性质41

2.5.4 信号流图的等效变换法则41

2.5.5 梅森（Mason）公式42

2.6 脉冲响应函数44

2.7 控制系统数学模型的MATLAB实现44

2.7.1 控制系统的数学模型44

2.7.2 应用举例46

本章小结47

习题48

第3章 时域分析法51

3.1 稳定性和代数稳定判据51

3.1.1 稳定性的概念51

3.1.2 线性定常系统稳定的充分必要条件52

3.1.3 劳斯稳定判据52

3.1.4 劳斯稳定判据的应用54

3.2 典型输入信号和时域性能指标57

3.2.1 典型输入信号57

3.2.2 动态过程与稳态过程59

3.2.3 时域性能指标60

3.3 一阶系统的动态响应61

3.3.1 一阶系统的时域数学模型61

3.3.2 一阶系统的重要特性64

3.4 二阶系统的动态响应64

3.4.1 数学模型的标准形式65

3.4.2 典型二阶系统的单位阶跃响应65

3.4.3 典型二阶系统动态性能指标68

3.4.4 二阶系统性能的改善72

3.5 高阶系统的动态响应74

3.5.1 高阶系统的数学模型74

3.5.2 高阶系统的时域分析74

3.6 控制系统的稳态误差76

3.6.1 误差与稳态误差的定义76

3.6.2 控制系统的类型77

3.6.3 给定输入下的稳态误差78

3.6.4 扰动作用下的稳态误差80

3.6.5 改善系统稳态精度的方法81

3.7 控制系统的基本控制规律82

3.7.1 基本控制规律82

3.7.2 比例-微分控制（PD调节器）83

3.7.3 比例-积分控制（PI调节器）84

3.7.4 比例-积分-微分控制（PID调节器）85

3.8 控制系统时域分析的MATLAB应用85

3.8.1 基于Toolbox工具箱的时域分析85

3.8.2 基于Simulink的时域分析88

本章小结90

习题90

第4章 根轨迹分析法93

4.1 根轨迹的基本概念93

4.1.1 根轨迹图93

4.1.2 根轨迹方程95

4.2 绘制根轨迹的基本规则97

4.3 控制系统根轨迹的绘制110

4.3.1 常规根轨迹的绘制110

4.3.2 参数根轨迹115

4.3.3 多回路系统的根轨迹118

4.3.4 正反馈系统的根轨迹120

4.3.5 延迟系统的根轨迹123

4.4 利用根轨迹分析控制系统性能126

4.4.1 由根轨迹法分析闭环系统性能126

4.4.2 增加开环零极点对根轨迹和系统性能的影响132

4.4.3 条件稳定系统的分析134

4.4.4 根轨迹的校正136

4.5 应用MATLAB绘制系统的根轨迹136

4.5.1 绘制根轨迹的相关函数136

4.5.2 利用MATLAB指令绘制系统的根轨迹136

本章小结138

习题139

第5章 频率特性法143

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 由传递函数求取频率特性146

5.1.4 常用频率特性曲线148

5.2 幅相频率特性曲线及其绘制148

5.2.1 幅相频率特性曲线基本概念148

5.2.2 典型环节的奈氏图149

5.2.3 开环奈氏图的绘制155

5.3 对数频率特性曲线及其绘制160

5.3.1 对数频率特性曲线基本概念160

5.3.2 典型环节的波德图162

5.3.3 开环波德图的绘制168

5.3.4 最小相位系统171

5.3.5 由实测波德图求传递函数173

5.4 奈奎斯特稳定判据174

5.4.1 幅角原理174

5.4.2 奈奎斯特稳定判据175

5.4.3 简化奈奎斯特稳定判据180

5.4.4 奈奎斯特稳定判据在波德图上的应用183

5.4.5 奈奎斯特稳定判据的其他应用185

5.5 控制系统的相对稳定性186

5.5.1 幅值穿越频率ωc与相位穿越频率ωg187

5.5.2 相位裕量187

5.5.3 幅值裕量188

5.5.4 系统的稳定裕量188

5.6 利用开环频率特性分析系统的性能190

5.6.1 开环对数幅频特性L（ω）低频段与系统性能的关系190

5.6.2 开环对数幅频特性L（ω）中频段与系统性能的关系192

5.6.3 开环对数幅频特性L（ω）高频段与系统抗干扰性能的关系198

5.6.4 L（ω）应满足的要求199

5.7 闭环系统频率特性199

5.7.1 闭环频域指标199

5.7.2 闭环频率特性的求取200

5.7.3 闭环频域指标与时域指标的关系206

5.8 MATLAB在频率特性法中的应用208

5.8.1 波德图的绘制208

5.8.2 奈氏图的绘制210

5.8.3 尼科尔斯图的绘制211

本章小结213

习题213

第6章 控制系统的校正218

6.1 校正的基本概念218

6.1.1 控制系统的性能指标218

6.1.2 校正的一般概念与基本方法219

6.1.3 频率法校正221

6.1.4 其他设计方法221

6.1.5 系统结构的简化处理222

6.2 超前校正装置及其参数的确定223

6.2.1 相位超前校正装置及其特性223

6.2.2 串联超前校正的分析法设计226

6.2.3 超前校正的优点228

6.3 滞后校正装置及其参数的确定229

6.3.1 相位滞后校正装置及其特性229

6.3.2 串联滞后校正装置的分析法设计232

6.3.3 滞后校正的优点234

6.4 滞后-超前校正装置及其参数的确定235

6.4.1 相位滞后-超前校正装置及其特性235

6.4.2 系统滞后-超前校正的分析法设计237

6.5 串联PID校正240

6.5.1 基本概念240

6.5.2 设计实例241

6.6 期望对数频率特性设计法243

6.6.1 期望法设计的基本概念243

6.6.2 常见期望特性243

6.6.3 应用实例246

6.7 基于根轨迹法的串联校正250

6.7.1 根轨迹法校正的基本概念250

6.7.2 利用根轨迹法设计超前校正装置250

6.7.3 利用根轨迹法设计滞后校正装置253

6.7.4 利用根轨迹法设计滞后-超前校正装置257

6.8 反馈校正装置及其参数的确定257

6.8.1 反馈校正的基本概念258

6.8.2 反馈校正的设计方法258

6.8.3 常用反馈校正形式与功能262

6.8.4 反馈校正的作用264

6.9 控制系统校正的MATLAB应用264

6.9.1 MATLAB指令在控制系统校正中的应用264

6.9.2 基于Simulink的系统校正266

本章小结267

习题268

第7章 非线性控制系统273

7.1 非线性控制系统的基本概念273

7.1.1 非线性控制系统的数学描述273

7.1.2 典型非线性特性273

7.1.3 非线性控制系统的特点276

7.1.4 非线性控制系统的分析和设计方法277

7.2 描述函数法277

7.2.1 描述函数的基本概念277

7.2.2 典型非线性特性的描述函数279

7.2.3 非线性系统的描述函数法分析286

7.3 相平面法291

7.3.1 相平面法的基本概念291

7.3.2 二阶线性系统的相轨迹292

7.3.3 相轨迹的绘制方法294

7.3.4 用相轨迹求系统暂态响应297

7.3.5 非线性系统的相平面分析298

7.4 利用非线性特性改善线性系统的性能305

7.5 MATLAB在非线性控制系统中的应用308

7.5.1 利用MATLAB分析非线性系统的频率特性与时域响应308

7.5.2 利用MATLAB绘制非线性系统的相平面图310

本章小结311

习题311

第8章 离散控制系统的分析和综合314

8.1 离散控制系统的基本概念314

8.1.1 采样控制系统314

8.1.2 数字控制系统315

8.1.3 离散控制系统的特点317

8.1.4 离散控制系统的研究方法318

8.2 信号的采样与保持318

8.2.1 信号的采样318

8.2.2 信号的复现及零阶保持器321

8.3 Z变换323

8.3.1 采样信号的拉普拉斯变换323

8.3.2 Z变换的定义324

8.3.3 Z变换的方法324

8.3.4 Z变换的性质328

8.3.5 Z反变换332

8.4 脉冲传递函数336

8.4.1 脉冲传递函数336

8.4.2 开环系统的脉冲传递函数338

8.4.3 离散控制系统的闭环脉冲传递函数341

8.4.4 应用Z变换分析离散系统的局限性与条件347

8.4.5 差分方程349

8.5 离散控制系统稳定性分析351

8.5.1 离散控制系统稳定的充分必要条件351

8.5.2 离散控制系统的劳斯稳定判据354

8.5.3 线性离散系统的稳定性356

8.6 离散系统的稳态误差分析357

8.6.1 离散系统的稳态误差357

8.6.2 离散系统的类型与典型输入信号作用下稳态误差358

8.7 离散系统的动态性能分析361

8.7.1 离散系统的时间响应361

8.7.2 闭环极点与动态响应的关系361

8.8 离散系统的数字校正366

8.8.1 数字控制器的脉冲传递函数366

8.8.2 最少拍系统设计368

8.9 MATLAB在离散控制系统中的应用376

8.9.1 利用Toolbox工具箱分析离散系统376

8.9.2 利用Simulink分析离散控制系统377

本章小结379

习题380

附录A 拉普拉斯变换及反变换384

附录B Z变换及反变换387

附录C 常见的无源及有源校正网络389

附录D MATLAB在控制系统的应用简介392

参考文献398