自動控制原理綜合實驗教程

內容簡介

自動控制原理是自動化相關專業的基礎理論辨棗盼課。本書主要介紹自動控制原理的經典驗證性實驗及綜合設計性系統實驗。全書共11章，內容包括自動控制系統的時域分析、根軌跡法、頻率法、控制系統的校正、非線性系統分析、線性離散系統、基於ELVIS II的控制系統設計、單自由度垂直起降飛行器控制系統的設計、旋轉倒立擺控制系統的設計、實驗中常用儀器設備的使用、實驗報告等。

本書可作為全國普通高等學校自動化及儀表、電氣傳動、計算機、機械、化工、航空航天等相關專業的學生深入學習和理解《自動控制原理》課程內容的輔助用書。

作者簡介

王建輝女工學博士，東北大學教授、博士生導師，1957年生於遼寧。寶鋼教育獎獲得者，遼寧省教學名師，瀋陽市優秀教師。國j級教學團隊“自動化專業主幹課教學團隊”，國家精品課“自動控制原理”課程負責人，1982年東北工學院（今東北大學）自動控制系自動化專業畢業後留校任教，先後任自動控制教研室副主任、自動控制系副主任、自動化籃章局滲研究所副所長。主要研究方向為複雜控制系統的建模與控制、網路環境下先進控制技術及其在工業中的套用，智慧型控制理論及其套用等。獲省部級科技進步獎4項、教育教學成果獎10餘項，主持和參加國j級省部級自然科學基金等縱向科研課題10餘項、各類教改課題項目近10餘項。發表有關論文100餘篇。編著《自動控制原理》《自動控制原理習題詳解》、《控制系統計算機仿真與輔助設計》《自動控制原理綜合實驗教程》。

王彥婷女工學碩士，東北大學實驗師，1987年生於遼寧。國j級教學團隊“自動化專業主幹課教學團隊”、國j級精品課程和國j級精品資源共享課“自動控制原理”課程團隊成員，主要負責線上線下混合式實踐教學開發。2011年東北大學信息科學與工程學院控制理論與控制付淋格酷工程專業畢業後留校任教，現擔任東北大學國j級電子實驗教學示範中心自動化及檢測技術實驗室主任，長期從事“自動控制原理”、“電力電子技術”和“運動控制系統”等課程的實踐教學與研究工作。編著《自動控制原理綜合實驗教程》《西門子SINAMICS S120系統套用與實踐》。

圖書目錄

第一篇基礎實驗

第1章自動控制系統的時域分析

1.1基礎知識

1.1.1一階系統的階躍回響

1.1.2二階系統的階躍回響

1.1.3高階系統的動態回響

1.1.4自動控制系統的代數穩定判據

1.1.5穩態誤差

1.2【實驗一】控制系統典型環節的模擬

1.2.1實驗目的

1.2.2實驗設備

1.2.3實驗原理

1.2.4實驗內容

1.3【實驗二】一階系統的時域回響及參數測定

1.3.1實驗目的

1.3.2實驗設備

1.3.3實驗原理

1.3.4實驗內容

1.4【灶旋民實驗三】二階系統的暫態回響分析

1.4.1實驗目的

1.4.2實驗設備

1.4.3實驗原理

1.4.4實驗內容

1.5【實驗四】三階系統的暫態回響及穩定性分析

1.5.1實驗目的

1.5.2實驗設備

1.5.3實驗原理

1.5.4實驗內容

1.6【實驗五】控制系統的穩態誤差分析

1.6.1實驗目的

1.6.2實驗設備

1.6.3實驗原理

1.6.4實驗內容

自動控制原理綜合實驗教程

第2章根軌跡法

2.1基礎知識

2.1.1根軌跡法的基本概念

2.1.2根軌跡的繪製法則

2.1.3零度根軌跡

2.1.4根軌跡法分析系統的動態特性

2.2【實驗六】榆歡零極點對凶槳己系統性能的影響

2.2.1實驗目的

2.2.2實驗設備

2.2.3實驗原理

2.2.4實驗內容

第3章頻率法

3.1基礎知識

3.1.1頻率特性的漏譽堡基本概念

3.1.2頻率特性的表示方法

3.1.3典型環節的頻率特性

3.1.4開環頻率特性

3.1.5奈奎斯特穩定判據

3.1.6閉環頻率特性

3.1.7系統動態性能與頻率特性的關係

3.2【實驗七】慣性環節頻率特性的測試

3.2.1實驗目的

3.2.2實驗設備

3.2.3實驗原理

3.2.4實驗內容

3.3【實驗八】線性系統頻率特性的測試

3.3.1實驗目的

3.3.2實驗設備

3.3.3實驗原理

3.3.4實驗內容

第4章控制系統的校正

4.1基礎知識

4.1.1基本校正方法

4.1.2串聯校正

4.1.3反饋校正

4.1.4複合校正

4.2【實驗九】PID控制器的動態特性

4.2.1實驗目的

4.2.2實驗設備

4.2.3實驗原理

4.2.4實驗內容

4.3【實驗十】控制系統的動態校正

4.3.1實驗目的

4.3.2實驗設備

4.3.3實驗原理

4.3.4實驗內容

第5章非線性系統分析

5.1基礎知識

5.2【實驗十一】典型非線性環節的模擬

5.2.1實驗目的

5.2.2實驗設備

5.2.3實驗原理

5.2.4實驗內容

第6章線性離散系統

6.1基礎知識

6.1.1線性離散系統的基本概念

6.1.2離散時間函式的數學表達式及採樣定理

6.2【實驗十二】信號的採樣與恢復

6.2.1實驗目的

6.2.2實驗設備

6.2.3實驗原理

6.2.4實驗內容

第二篇系統實驗

第7章基於NI ELVIS Ⅱ的控制系統設計

7.1NI ELVIS Ⅱ虛擬教學平台

7.1.1NI ELVIS Ⅱ的硬體平台

7.1.2NI ELVIS Ⅱ的虛擬儀器

7.2基於NI ELVIS Ⅱ的數據採集

7.2.1常用DAQmx API函式

7.2.2模擬信號的輸入

7.2.3模擬信號的輸出

7.3【實驗一】旋轉運動控制系統的設計

7.3.1實驗目的

7.3.2實驗設備

7.3.3實驗原理

7.3.4實驗內容

第8章單自由度垂直起降飛行器控制系統的設計

8.1QNET 2.0 VTOL實驗板簡介

8.1.1QNET 2.0 VTOL實驗板介紹

8.1.2QNET 2.0 VTOL實驗板常見問題

8.2【實驗二】單自由度垂直起降飛行器控制系統的設計

8.2.1實驗目的

8.2.2實驗設備

8.2.3實驗原理

8.2.4實驗內容

第9章一階旋轉倒立擺控制系統的設計

9.1QNET Rotary Inverted Pendulum實驗板簡介

9.1.1QNET Rotary Inverted Pendulum實驗板介紹

9.1.2QNET Rotary Inverted Pendulum實驗板常見問題

9.2【實驗三】一階旋轉倒立擺控制系統的設計

9.2.1實驗目的

9.2.2實驗設備

9.2.3實驗原理

9.2.4實驗內容

第三篇常用儀器設備使用及實驗報告

第10章實驗中常用儀器設備的使用

10.1自動控制原理電路板

10.2數字萬用表

10.3數字存儲示波器

10.3.1硬體入門

10.3.2示波器的基礎功能

10.3.3示波器的高級功能

10.3.4示波器Web界面

第11章實驗報告

11.1實驗要求

11.1.1實驗要求及評分標準

11.1.2實驗調試及測試數據處理

11.2基礎實驗報告

11.2.1【實驗一】控制系統典型環節的模擬

11.2.2【實驗二】一階系統的時域回響及參數測定

11.2.3【實驗三】二階系統的暫態回響分析

11.2.4【實驗四】三階系統的暫態回響及穩定性分析

11.2.5【實驗五】控制系統的穩態誤差分析

11.2.6【實驗六】零極點對系統性能的影響

11.2.7【實驗七】慣性環節頻率特性的測試

11.2.8【實驗八】線性系統頻率特性的測試

11.2.9【實驗九】PID控制器的動態特性

11.2.10【實驗十】控制系統的動態校正

11.2.11【實驗十一】典型非線性環節的模擬

11.2.12【實驗十二】信號的採樣與恢復

11.3系統實驗報告

11.3.1【實驗一】旋轉運動控制系統的設計

11.3.2【實驗二】單自由度垂直起降飛行器控制系統的設計

11.3.3【實驗三】一階旋轉倒立擺控制系統的設計

11.4常用儀器設備使用預習報告

參考文獻

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基本介紹

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