自動控制原理實驗教程

前言

自動控制原理系列課程是自動化、電氣工程、儀器與儀表、測控技術(shù)、電子信息、機電一體化等專業(yè)的重點課程，其理論性和實用性很強。在學習自動控制理論的同時，加強實踐能力教學是非常必要的。近年來，全國許多高校都獨立開設(shè)自動控制原理系列實驗課程，學時為16-36不等，并且都根據(jù)各自的具體辦學條件開設(shè)相應(yīng)的實驗課程，編寫實驗指導書。本書參考了相關(guān)學校的實驗指導書，以及國家級和省市級自動控制原理精品課程網(wǎng)站的相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)編者多年從事控制理論與控制工程方面實踐教學的經(jīng)驗編寫而成。編者考慮了教材的通用性，精心編寫了近30個實驗項目，較全面地涵蓋了經(jīng)典控制理論知識的重點和難點。實驗內(nèi)容不僅在教學上具有典型性和代表性，而且在實驗技術(shù)上具有實踐性和應(yīng)用性。這些實驗內(nèi)容與理論知識的重點、難點緊密結(jié)合，運用實驗的手段有效地將枯燥難記的知識轉(zhuǎn)變成實際實驗現(xiàn)象加以分析、研究，在實踐中驗證理論，又在實踐中發(fā)展理論，從而培養(yǎng)讀者理論與實踐相結(jié)合、開拓創(chuàng)新思維的能力。本書以實驗項目為主線，以方法論為編寫宗旨，精心編寫每個實驗項目，不僅有實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容、實驗數(shù)據(jù)記錄等，而且將實驗內(nèi)容分成范例和自我實踐兩部分，另外還增加了實驗?zāi)芰σ蠛屯卣古c思考環(huán)節(jié)。在范例中，精心挑選了一些很有代表性的例子，從設(shè)計實驗方法人手，到程序設(shè)計及實驗結(jié)果分析，詳細地說明論證的過程。通過范例的實際訓練，能夠開拓讀者設(shè)計實驗的思維。范例中的所有程序均已由編者測試通過，所有的波形曲線均由范例中的程序運行而得，讀者可以直接使用。另外還有許多"Tips''溫馨提示，提供了實驗小技巧。自我實踐的內(nèi)容不僅能再次熟練范例的實驗方法，而且很有挑戰(zhàn)性地提出新的問題，尤其是與前面章節(jié)相聯(lián)系的綜合性問題，在溫故的基礎(chǔ)上又不斷融入新的知識，循序漸進，有層次地鞏固所學知識并拓展新知識。在實驗?zāi)芰σ蟓h(huán)節(jié)中，每個實驗都提出了具體的要求，從數(shù)據(jù)記錄的縝密性到數(shù)據(jù)處理分析作出結(jié)論以及實驗方法的實現(xiàn)(含設(shè)計實驗過程)。在拓展與思考環(huán)節(jié)中，主要是在完成實驗的基礎(chǔ)上，開展新的實驗手段的創(chuàng)新設(shè)計，進一步提高綜合運用能力。

內(nèi)容概要

　　《自動控制原理實驗教程（硬件模擬與MATLAB仿真）》作為自動控制原理系列課程實踐性教學的教程，較全面地涵蓋了經(jīng)典控制理論知識的重點和難點，精心設(shè)計了近30個實驗項目?！蹲詣涌刂圃韺嶒灲坛蹋ㄓ布M與MATLAB仿真）》共分8章，每章均有自動控制系統(tǒng)硬件實驗和MATLAB／Simulink仿真實驗。第1章為MATLAB7．1與Simulink6．1入門基礎(chǔ)，主要從應(yīng)用角度介紹MATLAB7．1的語言基礎(chǔ)和控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)，以及使用Simulink6．1建模仿真的方法；第2～7章按照自動控制原理知識體系，依次安排了近30個實驗項目，內(nèi)容覆蓋控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立、線性系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡法、頻域分析法和校正設(shè)計以及非線性控制系統(tǒng)分析；第8章為控制系統(tǒng)綜合設(shè)計，主要以工業(yè)實際工程中較常用的控制系統(tǒng)(如電動機調(diào)速系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、步進電動機控制系統(tǒng)等)進行綜合設(shè)計實驗。　　《自動控制原理實驗教程（硬件模擬與MATLAB仿真）》實驗內(nèi)容不僅在教學上具有典型性和代表性，而且在實驗技術(shù)上具有很大的實用性，尤其是一些綜合設(shè)計類型的實驗方法可以直接應(yīng)用在工程設(shè)計中。

書籍目錄

前言第1章 MATLAB7.1與Simulink6.1入門基礎(chǔ)1.1 自動控制原理與系統(tǒng)仿真簡述1.1.1 自動控制原理模擬實驗系統(tǒng)1.1.2 控制系統(tǒng)仿真1.2 控制系統(tǒng)MATLAB7.1 環(huán)境簡述1.2.1 MATLAB7.1 的安裝與啟動1.2.2 MATLAB7.1 的環(huán)境1.2.3 MATLAB基本運算1.2.4 MATLAB常用圖形編輯1.2.5 MATLAB程序設(shè)計1.3 控制系統(tǒng)動態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink6.1 簡述1.3.1 Simulink仿真工具1.3.2 Simulink的啟動1.3.3 Simulink界面介紹1.3.4 控制系統(tǒng)常用Simulink模塊功能介紹1.3.5 使用Simulink建立系統(tǒng)模型1.3.6 常用模塊內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置1.3.7 Simulink仿真參數(shù)設(shè)置1.3.8 用Simulink建立系統(tǒng)模型并仿真范例1.3.9 子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型2.1 基于MATLAB／Simulink建立控制系統(tǒng)的數(shù)學模型2.2 典型環(huán)節(jié)模擬電路及其數(shù)學模型第3章 線性系統(tǒng)的時域分析法3.1 典型二階系統(tǒng)模擬電路及其動態(tài)性能分析3.2 基于MATLAB控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)分析3.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)3.4 三階控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析3.5 基于MATLAB高階控制系統(tǒng)的時域響應(yīng)動態(tài)性能分析3.6 基于Simulink控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法4.1 基于MATL控制系統(tǒng)的根軌跡及其性能分析4.2 基于SISO設(shè)計工具的系統(tǒng)根軌跡設(shè)計4.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的根軌跡主導極點法校正設(shè)計第5章 線性系統(tǒng)的頻域分析法5.1 典型環(huán)節(jié)頻率特性測試5.2 控制系統(tǒng)頻率特性測試5.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的Nyquist圖及其穩(wěn)定性分析5.4 基于MATLAB控制系統(tǒng)的博德圖及其頻域分析第6章 線性系統(tǒng)的校正與設(shè)計6.1 連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正裝置模擬電路實現(xiàn)6.2 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)超前校正設(shè)計6.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)滯后校正設(shè)計6.4 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)超前-滯后校正設(shè)計6.5 控制系統(tǒng)的速度反饋校正設(shè)計6.6 連續(xù)系統(tǒng)PID控制器設(shè)計及其參數(shù)整定第7章 非線性控制系統(tǒng)分析7.1 典型非線性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性測試7.2 基于MATLAB二階控制系統(tǒng)的相平面分析7.3 基于Simulink非線性控制系統(tǒng)的相平面分析7.4 非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法分析第8章 控制系統(tǒng)綜合設(shè)計8.1 控制系統(tǒng)綜合設(shè)計綜述8.2 直流電動機轉(zhuǎn)速單閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計8.3 步進電動機的速度調(diào)節(jié)和方向控制8.4 直流電動機的調(diào)速控制8.5 溫控爐的恒溫控制附錄附錄A MATLAB常用命令函數(shù)附錄B MATLAB常用函數(shù)意義速查表（按英文字母順序排列）附錄C MATLAB控制系統(tǒng)工具箱常用函數(shù)功能描述參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 MATLAB 7.1與Simulink 6.入門基礎(chǔ)1.1 自動控制原理與系統(tǒng)仿真筒述1.1.1 自動控制原理模擬實驗系統(tǒng)自動控制原理是一門理論性和實用性很強的課程，自動控制原理實踐課程越來越受到重視，許多專業(yè)都將自動控制原理系列實驗課程獨立開設(shè)，目的旨在加強實踐教學，提高學生獨立分析、應(yīng)用和創(chuàng)新設(shè)計的能力，不斷提高教學效果。鑒于此，眾多高校教學實驗儀器設(shè)備生產(chǎn)廠商都研制開發(fā)了多種自動控制原理模擬實驗裝置及相應(yīng)的集測試、分析和設(shè)計于一體的軟件實驗平臺，這使得自動控制原理課程的學習不再是純粹的理論學習，把大量的時間花費在理論計算和復(fù)雜公式的推導方面，而是更加注重理論聯(lián)系實際，將理論中的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化到實際中的工程系統(tǒng)上，并能夠合理運用實際可行的方法去測試、校正系統(tǒng)，真正意義上掌握控制技術(shù)，設(shè)計改進方案，去解決實際工程中的控制難題。

編輯推薦

《自動控制原理實驗教程:硬件模擬與MATLAB仿真》既可作為工科院校自動控制原理系列課程的實驗教程，也可作為設(shè)計開發(fā)自動控制系統(tǒng)的相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書。

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