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

自动控制理论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 绪论1

1.1 引言1

1.2 自动控制系统概述2

1.2.1 自动控制的基本概念2

1.2.2 自动控制系统的基本组成3

1.2.3 自动控制系统的基本控制方式4

1.3 自动控制系统的分类6

1.3.1 按信号传送特点或系统结构特点分类6

1.3.2 按给定信号特点分类7

1.3.3 按数学描述分类8

1.3.4 按时间信号的性质分类9

1.3.5 按系统参数是否随时间变化分类9

1.4 对控制系统的要求和本课程的主要任务9

1.4.1 对控制系统的基本要求9

1.4.2 本课程的主要任务与控制系统的设计原则10

1.5 本章小结11

1.6 习题11

第2章 控制系统的数学模型14

2.1 引言14

2.2 微分方程14

2.2.1 线性系统微分方程的建立14

2.2.2 非线性特性的线性化18

2.2.3 微分方程的求解20

2.3 传递函数21

2.3.1 传递函数与脉冲响应函数21

2.3.2 典型环节及其传递函数26

2.4 结构图及其等效变换30

2.4.1 结构图的基本概念30

2.4.2 结构图的建立30

2.4.3 结构图的等效变换32

2.5 信号流图与梅逊公式38

2.5.1 信号流图的基本概念39

2.5.2 梅逊公式及其应用41

2.6 闭环系统的传递函数43

2.6.1 闭环系统的开环传递函数43

2.6.2 闭环系统的传递函数44

2.7 控制系统中数学模型的MATLAB描述45

2.7.1 传递函数模型45

2.7.2 零极点模型46

2.7.3 传递函数模型与零极点模型间的相互转换47

2.7.4 控制系统模型的连接47

2.8 本章小结48

2.9 习题49

第3章 时域分析法54

3.1 典型输入信号和时域性能指标54

3.1.1 典型输入信号54

3.1.2 控制系统的时域性能指标56

3.2 一阶系统的时域分析57

3.2.1 数学模型57

3.2.2 单位阶跃响应57

3.2.3 单位脉冲响应58

3.2.4 单位斜坡响应58

3.3 二阶系统的时域分析59

3.3.1 数学模型59

3.3.2 单位阶跃响应60

3.3.3 单位脉冲响应66

3.3.4 具有零点的二阶系统分析67

3.3.5 二阶系统的性能改善69

3.4 高阶系统的时域分析71

3.4.1 高阶系统的单位阶跃响应71

3.4.2 系统阶跃响应与闭环零、极点关系的定性分析73

3.4.3 闭环主导极点和偶极子73

3.4.4 高阶系统的动态性能估算74

3.5 线性系统的稳定性分析75

3.5.1 稳定性基本概念75

3.5.2 线性系统稳定的充要条件75

3.5.3 劳斯判据77

3.5.4 赫尔维茨稳定判据79

3.5.5 稳定判据的应用80

3.6 线性系统的稳态误差81

3.6.1 误差与稳态误差的定义81

3.6.2 给定信号作用下的稳态误差与静态误差系数83

3.6.3 扰动信号作用下的稳态误差与系统结构的关系86

3.6.4 用动态误差系数法计算系统的稳态误差87

3.6.5 提高系统稳态精度的措施88

3.7 用MATLAB进行时域响应分析91

3.7.1 MATLAB函数指令方式下的时域响应分析91

3.7.2 利用Simulink动态结构图的时域响应仿真94

3.7.3 判别系统稳定性98

3.8 本章小结99

3.9 习题99

第4章 根轨迹分析法104

4.1 根轨迹的基本概念104

4.1.1 根轨迹的定义104

4.1.2 根轨迹方程105

4.2 绘制根轨迹的基本法则107

4.3 广义根轨迹119

4.3.1 零度根轨迹119

4.3.2 参量根轨迹122

4.3.3 多回路系统的根轨迹与根轨迹族124

4.4 控制系统的根轨迹分析126

4.4.1 闭环系统零、极点的确定126

4.4.2 闭环零、极点分布与阶跃响应关系的定性分析131

4.4.3 增加开环零、极点对根轨迹的影响132

4.5 用MATLAB绘制系统根轨迹图137

4.6 本章小结139

4.7 习题139

第5章 频率特性分析法143

5.1 频率特性的基本概念143

5.1.1 频率特性的定义143

5.1.2 频率特性和传递函数的关系145

5.1.3 正弦输入信号下稳态误差的计算146

5.1.4 频率特性的表示方法146

5.2 典型环节的频率特性148

5.3 系统开环频率特性的绘制158

5.3.1 开环幅相频率特性（极坐标图）的绘制158

5.3.2 开环对数频率特性（伯德图）的绘制160

5.3.3 最小相位系统与非最小相位系统163

5.4 奈奎斯特稳定判据164

5.4.1 奈奎斯特判据的数学基础164

5.4.2 奈奎斯特判据166

5.4.3 开环传递函数中有积分环节时奈奎斯特判据的应用167

5.4.4 对数稳定判据169

5.5 控制系统的相对稳定性170

5.6 用频率特性分析系统品质172

5.6.1 闭环频率特性及其特征量172

5.6.2 频域性能指标与时域性能指标的关系173

5.6.3 开环对数频率特性与时域响应的关系176

5.7 系统传递函数的实验确定法179

5.7.1 用正弦信号相关分析法测试频率特性179

5.7.2 由伯德图确定系统的传递函数179

5.8 MATLAB在频域分析中的应用182

5.9 本章小结186

5.10 习题186

第6章 控制系统的校正191

6.1 系统校正的基本概念191

6.1.1 校正的一般概念191

6.1.2 系统的性能指标191

6.1.3 系统的校正方式193

6.1.4 校正装置的设计方法193

6.2 常用校正装置及其特性195

6.2.1 超前校正装置195

6.2.2 滞后校正装置197

6.2.3 滞后-超前校正装置198

6.3 频率法串联校正202

6.3.1 串联超前校正202

6.3.2 串联滞后校正204

6.3.3 串联滞后-超前校正207

6.3.4 PID校正209

6.3.5 串联综合法（期望特性法）校正215

6.4 频率法反馈校正219

6.4.1 反馈校正对系统特性的影响219

6.4.2 综合法反馈校正220

6.5 MATLAB在系统校正中的应用223

6.5.1 超前校正223

6.5.2 滞后校正226

6.5.3 PID校正228

6.6 本章小结230

6.7 习题231

第7章 线性离散控制系统235

7.1 离散控制系统概述235

7.1.1 连续信号和离散信号235

7.1.2 离散控制系统235

7.2 信号的采样与保持237

7.2.1 采样与采样方式237

7.2.2 采样过程的数学描述237

7.2.3 采样定理239

7.2.4 零阶保持器241

7.3 z变换243

7.3.1 z变换的定义243

7.3.2 z变换的求法244

7.3.3 z变换的基本定理246

7.3.4 z反变换247

7.4 离散系统的数学模型250

7.4.1 线性常系数差分方程250

7.4.2 脉冲传递函数252

7.4.3 差分方程和脉冲传递函数之间的相互转换260

7.5 离散系统的动态性能分析261

7.5.1 闭环极点的分布与动态性能的关系261

7.5.2 s平面与z平面的映射关系264

7.5.3 离散控制系统的时间响应及动态性能指标264

7.6 离散系统的稳定性分析267

7.6.1 稳定的充要条件267

7.6.2 劳斯稳定判据267

7.6.3 朱利稳定判据269

7.7 离散系统的稳态误差分析270

7.7.1 单位阶跃输入时的稳态误差271

7.7.2 单位斜坡输入时的稳态误差271

7.7.3 单位抛物线输入时的稳态误差272

7.8 离散系统的校正274

7.8.1 校正方式274

7.8.2 数字控制器的脉冲传递函数275

7.8.3 最少拍系统及其设计276

7.9 MATLAB在离散系统中的应用279

7.9.1 脉冲传递函数的建立279

7.9.2 连续系统的离散化280

7.9.3 离散系统的动态响应281

7.10 本章小结282

7.11 习题283

第8章 非线性控制系统分析286

8.1 非线性控制系统概述286

8.1.1 非线性系统的特征286

8.1.2 典型非线性环节及其对系统的影响288

8.1.3 非线性系统的分析与设计方法291

8.2 描述函数法292

8.2.1 描述函数的基本概念292

8.2.2 典型非线性特性的描述函数293

8.2.3 用描述函数法分析非线性系统299

8.2.4 非线性系统的简化304

8.3 相平面法306

8.3.1 相平面的基本概念306

8.3.2 相轨迹的绘制307

8.3.3 线性系统的相轨迹311

8.3.4 奇点与奇线314

8.3.5 非线性系统的相平面法分析317

8.3.6 利用非线性特性改善系统的控制性能322

8.4 MATLAB在非线性系统分析中的应用325

8.5 本章小结330

8.6 习题330

附录334

附录A 常用函数的拉普拉斯变换表334

附录B 拉普拉斯变换的一些定理335

附录C 常用函数的z变换表336

参考文献338