自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程

前言

自動(dòng)控制原理系列課程是自動(dòng)化、電氣工程、儀器與儀表、測(cè)控技術(shù)、電子信息、機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn)課程，其理論性和實(shí)用性很強(qiáng)。在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制理論的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力教學(xué)是非常必要的。近年來(lái)，全國(guó)許多高校都獨(dú)立開(kāi)設(shè)自動(dòng)控制原理系列實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)時(shí)為16-36不等，并且都根據(jù)各自的具體辦學(xué)條件開(kāi)設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。本書(shū)參考了相關(guān)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，以及國(guó)家級(jí)和省市級(jí)自動(dòng)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(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)編寫(xiě)而成。編者考慮了教材的通用性，精心編寫(xiě)了近30個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，較全面地涵蓋了經(jīng)典控制理論知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅在教學(xué)上具有典型性和代表性，而且在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上具有實(shí)踐性和應(yīng)用性。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論知識(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)緊密結(jié)合，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的手段有效地將枯燥難記的知識(shí)轉(zhuǎn)變成實(shí)際實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加以分析、研究，在實(shí)踐中驗(yàn)證理論，又在實(shí)踐中發(fā)展理論，從而培養(yǎng)讀者理論與實(shí)踐相結(jié)合、開(kāi)拓創(chuàng)新思維的能力。本書(shū)以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主線，以方法論為編寫(xiě)宗旨，精心編寫(xiě)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅有實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄等，而且將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成范例和自我實(shí)踐兩部分，另外還增加了實(shí)驗(yàn)?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(jì)實(shí)驗(yàn)方法人手，到程序設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，詳細(xì)地說(shuō)明論證的過(guò)程。通過(guò)范例的實(shí)際訓(xùn)練，能夠開(kāi)拓讀者設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思維。范例中的所有程序均已由編者測(cè)試通過(guò)，所有的波形曲線均由范例中的程序運(yùn)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(shí)驗(yàn)小技巧。自我實(shí)踐的內(nèi)容不僅能再次熟練范例的實(shí)驗(yàn)方法，而且很有挑戰(zhàn)性地提出新的問(wèn)題，尤其是與前面章節(jié)相聯(lián)系的綜合性問(wèn)題，在溫故的基礎(chǔ)上又不斷融入新的知識(shí)，循序漸進(jìn)，有層次地鞏固所學(xué)知識(shí)并拓展新知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蟓h(huán)節(jié)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)(含設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程)。在拓展與思考環(huán)節(jié)中，主要是在完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展新的實(shí)驗(yàn)手段的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高綜合運(yùn)用能力。

內(nèi)容概要

　　《自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程（硬件模擬與MATLAB仿真）》作為自動(dòng)控制原理系列課程實(shí)踐性教學(xué)的教程，較全面地涵蓋了經(jīng)典控制理論知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)了近30個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?！蹲詣?dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程（硬件模擬與MATLAB仿真）》共分8章，每章均有自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)和MATLAB／Simulink仿真實(shí)驗(yàn)。第1章為MATLAB7．1與Simulink6．1入門(mén)基礎(chǔ)，主要從應(yīng)用角度介紹MATLAB7．1的語(yǔ)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(dòng)控制原理知識(shí)體系，依次安排了近30個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，內(nèi)容覆蓋控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法、根軌跡法、頻域分析法和校正設(shè)計(jì)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(jì)，主要以工業(yè)實(shí)際工程中較常用的控制系統(tǒng)(如電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)等)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。　　《自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程（硬件模擬與MATLAB仿真）》實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅在教學(xué)上具有典型性和代表性，而且在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上具有很大的實(shí)用性，尤其是一些綜合設(shè)計(jì)類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)方法可以直接應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)中。

書(shū)籍目錄

前言第1章 MATLAB7.1與Simulink6.1入門(mén)基礎(chǔ)1.1 自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)仿真簡(jiǎn)述1.1.1 自動(dòng)控制原理模擬實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)述1.2.1 MATLAB7.1 的安裝與啟動(dòng)1.2.2 MATLAB7.1 的環(huán)境1.2.3 MATLAB基本運(yùn)算1.2.4 MATLAB常用圖形編輯1.2.5 MATLAB程序設(shè)計(jì)1.3 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink6.1 簡(jiǎn)述1.3.1 Simulink仿真工具1.3.2 Simulink的啟動(dòng)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(xué)模型2.1 基于MATLAB／Simulink建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.2 典型環(huán)節(jié)模擬電路及其數(shù)學(xué)模型第3章 線性系統(tǒng)的時(shí)域分析法3.1 典型二階系統(tǒng)模擬電路及其動(dòng)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(shí)域響應(yīng)動(dòng)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(jì)工具的系統(tǒng)根軌跡設(shè)計(jì)4.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的根軌跡主導(dǎo)極點(diǎn)法校正設(shè)計(jì)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(cè)試5.2 控制系統(tǒng)頻率特性測(cè)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(jì)6.1 連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正裝置模擬電路實(shí)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(jì)6.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)滯后校正設(shè)計(jì)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(jì)6.5 控制系統(tǒng)的速度反饋校正設(shè)計(jì)6.6 連續(xù)系統(tǒng)PID控制器設(shè)計(jì)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(cè)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(jì)8.1 控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)綜述8.2 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)和方向控制8.4 直流電動(dòng)機(jī)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(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 MATLAB 7.1與Simulink 6.入門(mén)基礎(chǔ)1.1 自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)仿真筒述1.1.1 自動(dòng)控制原理模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制原理是一門(mén)理論性和實(shí)用性很強(qiáng)的課程，自動(dòng)控制原理實(shí)踐課程越來(lái)越受到重視，許多專(zhuān)業(yè)都將自動(dòng)控制原理系列實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立開(kāi)設(shè)，目的旨在加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生獨(dú)立分析、應(yīng)用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，不斷提高教學(xué)效果。鑒于此，眾多高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備生產(chǎn)廠商都研制開(kāi)發(fā)了多種自動(dòng)控制原理模擬實(shí)驗(yàn)裝置及相應(yīng)的集測(cè)試、分析和設(shè)計(jì)于一體的軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，這使得自動(dòng)控制原理課程的學(xué)習(xí)不再是純粹的理論學(xué)習(xí)，把大量的時(shí)間花費(fèi)在理論計(jì)算和復(fù)雜公式的推導(dǎo)方面，而是更加注重理論聯(lián)系實(shí)際，將理論中的控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化到實(shí)際中的工程系統(tǒng)上，并能夠合理運(yùn)用實(shí)際可行的方法去測(cè)試、校正系統(tǒng)，真正意義上掌握控制技術(shù)，設(shè)計(jì)改進(jìn)方案，去解決實(shí)際工程中的控制難題。

編輯推薦

《自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程:硬件模擬與MATLAB仿真》既可作為工科院校自動(dòng)控制原理系列課程的實(shí)驗(yàn)教程，也可作為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。

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