自动控制原理电子书

前言

第1章 绪论

1.1 自动控制原理概述

1.1.1 自动控制技术

1.1.2 自动控制理论的发展

1.2 基本控制方式

1.2.1 基本概念

1.2.2 开环控制

1.2.3 闭环控制

1.2.4 复合控制

1.3 自动控制系统的分类

1.3.1 线性系统与非线性系统

1.3.2 连续系统和离散系统

1.4 自动控制系统的性能要求

1.4.1 稳定性

1.4.2 快速性

1.4.3 准确性

本章小结

习题1

第2章 控制系统的数学模型

2.1 控制系统的时域数学模型

2.1.1 控制系统的微分方程

2.1.2 控制系统的线性近似

2.2 拉普拉斯变换

2.2.1 拉普拉斯变换的定义

2.2.2 拉普拉斯变换定理

2.2.3 拉普拉斯反变换

2.3 控制系统的复数域数学模型

2.3.1 传递函数的定义和性质

2.3.2 典型环节的传递函数

2.4 框图及其等效变换

2.4.1 框图的定义及组成

2.4.2 框图的等效变换

2.4.3 信号流图描述法

2.4.4 系统的传递函数

2.5 MATLAB在控制系统建模中的应用

2.5.1 传递函数模型

2.5.2 零极点模型

2.5.3 控制系统模型间的相互转换

2.5.4 控制系统连接框图的模型表示

本章小结

习题2

第3章 控制系统的时域分析

3.1 时域分析的基础

3.1.1 典型输入信号

3.1.2 典型时间响应

3.1.3 时间响应的性能指标

3.2 控制系统的时域分析法

3.2.1 一阶系统的时域分析

3.2.2 二阶系统的时域分析

3.2.3 改善二阶系统响应的措施

3.2.4 高阶系统的时域分析

3.3 控制系统的稳定性分析

3.3.1 稳定的基本概念

3.3.2 系统稳定的充分必要条件

3.3.3 系统的代数稳定判据

3.4 控制系统的稳态误差计算

3.4.1 误差与稳态误差

3.4.2 给定输入作用下的稳态误差

3.4.3 干扰信号作用下的稳态误差

3.5 MATLAB在控制系统时域分析中的应用

3.5.1 系统脉冲响应和单位阶跃响应

3.5.2 系统单位斜坡响应

3.5.3 任意输入的系统响应

3.5.4 Simulink中时域响应举例

本章小结

习题3

第4章 根轨迹法

4.1 根轨迹的基本概念

4.1.1 根轨迹的定义

4.1.2 基于根轨迹的系统性能分析

4.1.3 闭环零、极点与开环零、极点的关系

4.1.4 根轨迹的幅值条件和相角条件

4.2 绘制根轨迹的基本法则

4.3 特殊根轨迹

4.3.1 广义根轨迹

4.3.2 零度根轨迹

4.3.3 滞后系统的根轨迹

4.4 系统闭环零极点分布与阶跃响应的关系

4.4.1 用闭环零极点表示的阶跃响应解析式

4.4.2 闭环零极点分布与阶跃响应的定性关系

4.4.3 主导极点与偶极子

4.4.4 利用主导极点估算系统的性能指标

4.5 增加开环零极点对根轨迹的影响

4.5.1 增加开环零点对根轨迹的影响

4.5.2 增加开环极点对根轨迹的影响

4.6 MATLAB在根轨迹法中的应用

4.6.1 绘制控制系统的根轨迹图

4.6.2 由根轨迹图分析系统性能

本章小结

习题4

第5章 控制系统的频域分析

5.1 频率特性

5.1.1 频率特性的基本概念

5.1.2 频率特性的物理意义

5.1.3 频率特性的图形表示

5.2 控制系统的伯德图

5.2.1 典型环节的伯德图

5.2.2 绘制开环系统伯德图的一般步骤

5.2.3 最小相角系统和非最小相角系统

5.3 控制系统的极坐标图

5.3.1 典型环节的极坐标图

5.3.2 系统开环频率特性的绘制

5.4 频域稳定判据

5.4.1 奈奎斯特稳定判据的数学基础

5.4.2 奈奎斯特稳定判据

5.4.3 对数频率稳定判据

5.4.4 奈奎斯特稳定判据在滞后系统中的应用

5.5 稳定裕度

5.5.1 相角裕度

5.5.2 幅值裕度

5.6 频率特性分析

5.6.1 基于开环对数频率特性的系统性能分析

5.6.2 基于闭环频率特性的系统性能分析

5.6.3 开环频域指标和闭环频域指标的关系

5.7 MATLAB在频域分析中的应用

本章小结

习题5

第6章 线性控制系统的校正与综合

6.1 系统设计与校正的基本问题

6.1.1 校正的基本概念

6.1.2 校正的基本方法

6.1.3 校正的基本方式

6.1.4 控制系统的性能指标

6.1.5 频率法校正的特点

6.2 串联校正

6.2.1 串联微分（超前）校正

6.2.2 串联积分（滞后）校正

6.2.3 串联积分-微分（滞后-超前）校正

6.3 反馈校正

6.3.1 反馈校正的类型

6.3.2 负反馈校正的特点

6.3.3 反馈校正的分析与设计

6.4 MATLAB在系统校正设计中的应用

6.4.1 串联微分（超前）校正设计

6.4.2 串联积分（滞后）校正设计

6.4.3 串联积分-微分（滞后-超前）校正设计

本章小结

习题6

第7章 离散控制系统

7.1 离散控制系统的基本概念

7.1.1 采样控制系统

7.1.2 数字控制系统

7.1.3 A/D转换器和D/A转换器

7.1.4 离散控制系统的特点

7.1.5 离散控制系统的研究方法

7.2 信号的采样和保持

7.2.1 信号采样

7.2.2 采样定理

7.2.3 零阶保持器

7.3z变换与z反变换

7.3.1z变换定义

7.3.2z变换方法

7.3.3z变换的基本性质

7.3.4z反变换

7.4 离散系统的数学模型

7.4.1 差分方程

7.4.2 脉冲传递函数

7.4.3 差分方程和脉冲传递函数的关系

7.4.4 开环系统的脉冲传递函数

7.4.5 闭环系统的脉冲传递函数

7.4.6z变换的局限性

7.5 离散控制系统的性能分析

7.5.1 离散控制系统的稳定性分析

7.5.2 离散控制系统的动态性能分析

7.5.3 离散控制系统的稳态误差分析

7.6 离散系统的最少拍校正

7.6.1 最少拍系统的基本概念

7.6.2 最少拍系统的设计

7.7 MATLAB在离散控制系统分析中的应用

本章小结

习题7

第8章 非线性系统分析

8.1 非线性系统概述

8.1.1 非线性系统的动态特性

8.1.2 非线性系统的研究方法

8.2 非线性特性

8.2.1 不灵敏区特性

8.2.2 饱和特性

8.2.3 间隙特性

8.2.4 继电器特性

8.2.5 变放大系数特性

8.3 描述函数法

8.3.1 描述函数的基本概念

8.3.2 典型非线性特性的描述函数

8.3.3 非线性系统的描述函数分析法

8.4 相平面法

8.4.1 相平面法的基本概念

8.4.2 相轨迹的绘制

8.4.3 相轨迹的运动时间

8.4.4 非线性系统的相平面分析

8.5 非线性特性的抑制与利用措施

8.5.1 非线性特性的抑制

8.5.2 非线性特性的利用

8.6 利用MATLAB辅助分析描述函数法

本章小结

习题8

参考文献