自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程(硬件模擬與MATLAB仿真)
定 價(jià):35 元
叢書名:普通高等教育 電氣工程 自動(dòng)化 系列教材
- 作者:熊曉君 著
- 出版時(shí)間:2020/9/1
- ISBN:9787111659686
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP13.33
- 頁(yè)碼:202
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
本書是根據(jù)“自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程”課程教學(xué)大綱并配合大多數(shù)高等理工科院!白詣(dòng)控制原理”課程教材的基本內(nèi)容和教學(xué)要求編寫的,同時(shí)兼顧了非自動(dòng)化專業(yè)本科生、碩士研究生的教學(xué)要求。
本書較全面地涵蓋了經(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,包含分立元件電路模擬和MATLAB軟件仿真等多種實(shí)驗(yàn)方法。MATLAB軟件版本選擇了當(dāng)前使用較廣泛、性能較穩(wěn)定的MATLAB R2018a版,書中所有的程序已經(jīng)過運(yùn)行和正確性驗(yàn)證,讀者可以直接拿來使用。
本書共分8章,第1章主要從應(yīng)用角度介紹了MATLAB的語言基礎(chǔ)和控制系統(tǒng)工具箱函數(shù),以及使用Simulink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,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),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章主要介紹了實(shí)際工程中較常用的控制系統(tǒng),如電動(dòng)機(jī)調(diào)速、溫度控制、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制等綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
本書實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅具有教學(xué)上的典型性和代表性,而且實(shí)驗(yàn)技術(shù)上具有很強(qiáng)的實(shí)用性,尤其是一些綜合設(shè)計(jì)類型的實(shí)驗(yàn)方法,可以直接運(yùn)用在工程設(shè)計(jì)中。因此,本書不但可以作為工科院校自動(dòng)控制原理系列課程的實(shí)驗(yàn)教程,而且可以為相關(guān)工程技術(shù)人員開發(fā)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)提供很有價(jià)值的實(shí)用參考。
自動(dòng)控制原理課程是工業(yè)自動(dòng)化、智能控制、電氣、儀器與儀表、測(cè)控技術(shù)、電子信息、機(jī)電一體化等專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課之一,其理論性和工程應(yīng)用性很強(qiáng),在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制理論的同時(shí),加強(qiáng)工程實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)是非常必要的。本書是自動(dòng)控制原理課程實(shí)踐教學(xué)的最好補(bǔ)充,其內(nèi)容的深度和廣度符合教育部頒布的《高等學(xué)校自動(dòng)控制原理課程教學(xué)基本要求》,與控制理論學(xué)科的發(fā)展相適應(yīng),從方法論的角度系統(tǒng)地介紹了控制理論的仿真研究方法以及實(shí)際工程控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì),貫徹了理論聯(lián)系實(shí)際的原則,難度適中,重點(diǎn)突出,符合在實(shí)踐中驗(yàn)證理論、在實(shí)踐中發(fā)展理論的認(rèn)知規(guī)律。
針對(duì)自動(dòng)控制原理具有理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、難理解、計(jì)算復(fù)雜的特點(diǎn),本書以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主線,以方法論為編寫宗旨,精心編寫了近30個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,較全面地涵蓋了經(jīng)典控制理論的知識(shí)點(diǎn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(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)、仿真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)具體現(xiàn)象加以分析、研究,從而培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合、開拓創(chuàng)新思維的能力,以滿足控制理論教學(xué)改革的需要和21世紀(jì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。
本書在內(nèi)容體系改革上有新的突破,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅具有教學(xué)上的典型性和代表性,而且實(shí)驗(yàn)技術(shù)上又突出實(shí)踐性和應(yīng)用性。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目針對(duì)理論課程學(xué)習(xí)的要求非常準(zhǔn)確地提出了實(shí)驗(yàn)的目的,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,先做范例,再獨(dú)立完成自我實(shí)踐部分,對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽司唧w的要求,并且要求實(shí)驗(yàn)后完成拓展與思考環(huán)節(jié)。內(nèi)容安排上循序漸進(jìn)、由淺入深,富有啟發(fā)性,使學(xué)生能系統(tǒng)全面地掌握本學(xué)科的基本理論知識(shí)和基本技能,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及各種能力的培養(yǎng)。
在本書中,精心挑選了一些很有代表性的示例,從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法入手,到程序設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,詳盡地說明了論證的方法。通過示例的實(shí)際訓(xùn)練,能夠養(yǎng)成為了求證而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思維習(xí)慣。示例中的程序全部測(cè)試通過,所有的波形曲線均由示例中的程序運(yùn)行而得,讀者可以直接使用。另外,還有許多“Tips”(即溫馨提示)提供了很多實(shí)驗(yàn)小技巧。自我實(shí)踐的內(nèi)容不僅能再次熟悉例子的實(shí)驗(yàn)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(shí),循序漸進(jìn),有層次地鞏固和拓展所學(xué)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,包括數(shù)據(jù)記錄的縝密性、數(shù)據(jù)處理分析得出結(jié)論及實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)(含設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程)。拓展與思考環(huán)節(jié)主要是在完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開展新的實(shí)驗(yàn)手段的創(chuàng)新設(shè)計(jì),進(jìn)一步提升綜合運(yùn)用能力。
本書最大的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了大量的MATLAB/Simulink仿真實(shí)驗(yàn),將自動(dòng)控制原理理論課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)用MATLAB/Simulink進(jìn)行形象直觀的計(jì)算機(jī)模擬與仿真實(shí)現(xiàn),從而加深對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本原理、分析方法及設(shè)計(jì)應(yīng)用的理解。本書中所有的MATLAB/Simulink仿真實(shí)例非常全面,詳細(xì)地闡述了MATLAB/Simulink作為控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用方法,程序易懂,可讀性好,具有較高的參考價(jià)值,可供有關(guān)專業(yè)師生及相關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。
為方便教學(xué),書中所有示例的源程序和程序運(yùn)行結(jié)果都會(huì)發(fā)布在網(wǎng)站wwwcmpeducom上,供授課教師免費(fèi)下載。
本書由上海理工大學(xué)熊曉君任主編,楊暉任副主編,肖涵參編。本書在出版過程中得到了機(jī)械工業(yè)出版社王保家、吉玲老師及其他工作人員的大力幫助,在此表示深深的感謝。
由于編者水平有限,難免會(huì)有錯(cuò)誤和不足之處,殷切期望廣大讀者批評(píng)指正。采用此教材的老師若有問題,可通過Email聯(lián)系編者,進(jìn)行交流,編者Email為kailinie@yeahnet。
編者
前言
第1章MATLAB R2018a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
1.2MATLAB軟件簡(jiǎn)述
1.2.1MATLAB R2018a中文版的安裝與
啟動(dòng)
1.2.2MATLAB R2018a 中文版的使用
環(huán)境
1.2.3MATLAB的基本運(yùn)算
1.2.4MATLAB常用的圖形編輯命令與
函數(shù)
1.2.5MATLAB程序設(shè)計(jì)
1.3控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink 9.1
簡(jiǎn)述
1.3.1Simulink仿真工具
1.3.2Simulink的啟動(dòng)
1.3.3Simulink模塊庫(kù)介紹
1.3.4控制系統(tǒng)常用Simulink模塊的
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
1.3.7Simulink 仿真參數(shù)的設(shè)置
1.3.8用Simulink建立系統(tǒng)模型并
仿真示例
1.3.9子系統(tǒng)的創(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的控制系統(tǒng)單位階躍
響應(yīng)分析
3.3基于MATLAB的控制系統(tǒng)單位脈沖
響應(yīng)分析
3.4三階控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.5基于MATLAB的高階控制系統(tǒng)時(shí)域
響應(yīng)動(dòng)態(tài)性能分析
3.6基于Simulink的控制系統(tǒng)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MATLAB的控制系統(tǒng)的根軌跡
及其性能分析
4.2基于根軌跡編輯器的系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)
4.3基于MATLAB的控制系統(tǒng)根軌跡
主導(dǎo)極點(diǎn)法校正的設(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)頻率特性的測(cè)試
5.2控制系統(tǒng)頻率特性的測(cè)試
5.3基于MATLAB的控制系統(tǒng)奈氏圖及其
穩(wěn)定性分析
5.4基于MATLAB的控制系統(tǒng)伯德圖及其
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)校正裝置模擬電路的
實(shí)現(xiàn)
6.2基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻率法串聯(lián)
超前校正的設(shè)計(jì)
6.3基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻率法串聯(lián)
滯后校正的設(shè)計(jì)
6.4基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻率法串聯(lián)
滯后超前校正的設(shè)計(jì)
6.5控制系統(tǒng)速度反饋校正的設(shè)計(jì)
6.6連續(xù)系統(tǒng)PID控制器的設(shè)計(jì)及參數(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)靜態(tài)特性的測(cè)試
7.2基于MATLAB的二階控制系統(tǒng)相平面
分析
7.3基于Simulink的非線性系統(tǒng)相平面
分析
7.4非線性系統(tǒng)描述函數(shù)法分析
第8章控制系統(tǒng)的綜合設(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)的設(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AMATLAB常用命令與函數(shù)
附錄BMATLAB函數(shù)意義速查表(按英文
字母順序排列)
附錄CMATLAB工具箱(Toolbox)函數(shù)
功能描述
參考文獻(xiàn)