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

自动控制原理教程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 自动控制理论及应用1

1.2 自动控制理论的基本内容1

1.3 自动控制系统的分类2

1.3.1 按信号传递路径分类2

1.3.2 按控制作用的特点分类3

1.3.3 控制系统的其他类型4

1.4 自动控制系统的基本组成4

1.5 自动控制系统的基本要求5

1.6 自动控制系统的分析和设计工具6

1.7 控制系统实例7

小结9

习题19

第2章 控制系统的数学模型12

2.1 控制系统的微分方程12

2.1.1 列写控制系统微分方程的步骤12

2.1.2 实例12

2.1.3 线性定常微分方程的求解14

2.2 控制系统的传递函数15

2.2.1 传递函数15

2.2.2 典型环节的传递函数16

2.2.3 控制系统的传递函数19

2.3 控制系统的动态结构图20

2.3.1 动态结构图的概念和组成20

2.3.2 几个基本概念及术语20

2.3.3 动态结构图的绘制22

2.3.4 动态结构图的化简23

2.4 信号流图26

2.4.1 信号流图的组成要素及其术语26

2.4.2 信号流图的代数运算27

2.4.3 信号流图的绘制28

2.4.4 信号流图的梅逊公式30

2.5 在MATLAB中系统数学模型的表示31

2.5.1 传递函数模型31

2.5.2 零、极点（ZPK）模型32

2.5.3 控制系统数学模型之间的转换33

2.5.4 系统的连接34

小结36

习题236

第3章 控制系统的时域分析40

3.1 稳定性和代数稳定判据40

3.1.1 稳定性的概念40

3.1.2 线性系统稳定的充要条件41

3.1.3 劳斯判据42

3.1.4 控制系统的相对稳定性45

3.2 控制系统的典型输入信号和时域性能指标46

3.2.1 典型输入信号46

3.2.2 时域性能指标48

3.3 一阶系统的时域分析49

3.3.1 一阶系统的数学模型和动态结构图49

3.3.2 一阶系统的单位阶跃响应49

3.3.3 一阶系统的单位斜坡响应50

3.3.4 一阶系统的单位脉冲响应51

3.4 二阶系统的时域分析51

3.4.1 二阶系统的数学模型和动态结构图51

3.4.2 二阶系统的单位阶跃响应52

3.4.3 二阶系统的动态性能指标54

3.5 高阶系统分析58

3.5.1 高阶系统的瞬态响应58

3.5.2 闭环主导极点60

3.6 控制系统稳态误差分析60

3.6.1 稳态误差定义60

3.6.2 控制系统的类型61

3.6.3 给定稳态误差的计算61

3.6.4 扰动稳态误差的计算64

3.7 基本控制规律的分析66

3.7.1 比例（P）控制66

3.7.2 积分（I）控制67

3.7.3 比例加积分（PI）控制67

3.7.4 比例加微分（PD）控制68

3.7.5 比例加积分加微分（PID）控制70

3.8 应用MATLAB进行系统时域分析70

3.8.1 应用MATLAB分析系统的稳定性71

3.8.2 应用MATLAB进行部分分式展开72

3.8.3 应用MATLAB分析系统的动态特性73

3.8.4 应用MATLAB获得响应曲线和性能指标79

小结80

习题381

第4章 控制系统的根轨迹法84

4.1 根轨迹的基本概念84

4.1.1 根轨迹图84

4.1.2 根轨迹的幅值条件和相位条件85

4.2 绘制根轨迹的基本规则86

4.3 控制系统性能的根轨迹法分析97

4.3.1 确定闭环极点97

4.3.2 系统闭环零点和极点位置与系统瞬态响应的关系98

4.3.3 增加开环零点、开环极点对根轨迹的影响99

4.4 广义根轨迹及其他多种根轨迹100

4.4.1 广义根轨迹100

4.4.2 多回路系统的根轨迹绘制101

4.4.3 正反馈回路的根轨迹103

4.5 应用MATLAB进行根轨迹分析105

4.5.1 绘制零、极点图105

4.5.2 绘制基本根轨迹图106

4.5.3 确定阻尼比ξ轨迹、无阻尼自然振荡频率ωn轨迹和根轨迹上任意点的开环根轨迹增益109

小结112

习题4112

第5章 控制系统的频率特性法115

5.1 频率特性的基本概念115

5.1.1 频率特性的定义115

5.1.2 频率特性的性质117

5.1.3 频率特性的表示方法118

5.2 奈氏曲线119

5.2.1 典型环节的奈氏曲线120

5.2.2 系统开环奈氏曲线的绘制123

5.2.3 奈氏曲线的一般绘制步骤125

5.3 对数频率特性曲线（伯德图）128

5.3.1 典型环节的伯德图128

5.3.2 系统开环伯德图的绘制134

5.3.3 最小相位系统137

5.4 奈奎斯特稳定判据138

5.4.1 系统开环与闭环零、极点间的关系138

5.4.2 幅角定理138

5.4.3 奈奎斯特稳定判据139

5.4.4 奈奎斯特稳定判据在伯德图上的应用144

5.5 控制系统的相对稳定性145

5.6 频率特性与系统性能指标的关系148

5.6.1 闭环频率特性及其性能指标148

5.6.2 控制系统频域性能指标与时域性能指标的关系149

5.6.3 开环对数幅频特性与系统动态性能的关系152

5.7 应用MATLAB进行频域分析154

小结165

习题5165

第6章 控制系统的校正方法169

6.1 系统校正的基本概念169

6.1.1 性能指标169

6.1.2 校正装置的设计方法170

6.1.3 校正方式170

6.2 串联校正171

6.2.1 超前校正171

6.2.2 滞后校正176

6.2.3 滞后-超前校正180

6.2.4 超前、滞后和滞后-超前校正的比较182

6.3 串联校正的期望开环对数频率特性设计法183

6.4 工程设计法187

6.5 反馈校正189

6.6 应用MATLAB进行系统校正与设计194

小结203

习题6204

第7章 非线性控制系统分析207

7.1 非线性控制系统的基本概念和特点207

7.1.1 典型非线性特性207

7.1.2 非线性系统的特点209

7.1.3 非线性系统的研究方法210

7.2 描述函数法210

7.2.1 描述函数法的基本思想与应用前提210

7.2.2 描述函数的定义211

7.2.3 典型非线性环节的描述函数212

7.2.4 组合非线性环节的描述函数213

7.2.5 基于描述函数的非线性系统稳定性分析214

7.2.6 非线性系统存在周期运动时的稳定性分析214

7.3 相平面法217

7.3.1 基本概念217

7.3.2 相平面图绘制方法217

7.3.3 相平面、相轨迹的特点219

7.3.4 奇点和奇线219

7.3.5 非线性系统的相平面法分析222

7.3.6 非线性系统相平面分区线性化方法223

7.4 应用MATLAB进行非线性控制系统分析224

7.4.1 非线性系统的线性化224

7.4.2 直接求解非线性微分方程225

7.4.3 运用Simulink分析非线性系统时域响应225

小结227

习题7228

第8章 采样控制系统分析231

8.1 采样控制系统的基本概念231

8.1.1 采样控制系统中的常用术语231

8.1.2 采样控制系统的研究方法232

8.2 采样过程和采样定理232

8.2.1 采样控制系统的时间信号232

8.2.2 信号采样及其数学描述232

8.2.3 采样定理234

8.3 信号的复现235

8.3.1 信号保持器235

8.3.2 零阶保持器236

8.3.3 零阶保持器的实现237

8.4 Z变换和脉冲传递函数237

8.4.1 Z变换的定义237

8.4.2 常用Z变换的方法238

8.4.3 Z变换的基本定理239

8.4.4 Z反变换242

8.4.5 脉冲传递函数244

8.5 采样控制系统的性能分析250

8.5.1 采样控制系统的稳定性分析250

8.5.2 采样控制系统的动态性能分析254

8.5.3 采样控制系统的给定稳态误差258

8.6 应用MATLAB进行采样控制系统分析261

8.6.1 应用MATLAB函数对采样控制系统进行分析261

8.6.2 用Simulink对采样控制系统进行建模分析263

8.6.3 采样控制系统的稳定性分析263

小结264

习题8265

附录A 拉普拉斯变换268

A.1 拉普拉斯变换的概念268

A.1.1 拉普拉斯变换的定义式268

A.1.2 常用函数的拉普拉斯变换268

A.2 拉普拉斯变换的性质269

A.2.1 线性性质269

A.2.2 微分性质269

A.2.3 积分性质270

A.2.4 位移性质270

A.2.5 延迟性质270

A.2.6 相似性质271

A.2.7 初值定理271

A.2.8 终值定理271

A.3 拉普拉斯反变换272

A.3.1 F（s）的所有极点都是不相等的实数272

A.3.2 F（s）的极点包含有共轭复数273

A.3.3 F（s）的极点包含有相等的实数273

附录B 常用函数的拉普拉斯变换与Z变换对照表275

附录C MATLAB简介276

C.1 MATLAB概述276

C.2 MATLAB的运行环境276

C.2.1 MATLAB的运行方式276

C.2.2 MATLAB的窗口277

C.2.3 MATLAB的帮助系统277

C.3 MATLAB的数值计算278

C.3.1 MATLAB的数据类型278

C.3.2 符号运算279

C.3.3 矩阵运算280

C.3.4 关系运算和逻辑运算280

C.4 MATLAB的程序设计281

C.4.1 M文件编程281

C.4.2 程序流程的控制282

参考文献283