自動控制原理實驗教程(硬件模擬與MATLAB仿真)
定 價:35 元
叢書名:普通高等教育 電氣工程 自動化 系列教材
- 作者:熊曉君 著
- 出版時間:2020/9/1
- ISBN:9787111659686
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP13.33
- 頁碼:202
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
本書是根據(jù)“自動控制原理實驗教程”課程教學大綱并配合大多數(shù)高等理工科院校“自動控制原理”課程教材的基本內(nèi)容和教學要求編寫的,同時兼顧了非自動化專業(yè)本科生、碩士研究生的教學要求。
本書較全面地涵蓋了經(jīng)典控制理論知識的重點和難點,精心設計了近30個實驗項目,包含分立元件電路模擬和MATLAB軟件仿真等多種實驗方法。MATLAB軟件版本選擇了當前使用較廣泛、性能較穩(wěn)定的MATLAB R2018a版,書中所有的程序已經(jīng)過運行和正確性驗證,讀者可以直接拿來使用。
本書共分8章,第1章主要從應用角度介紹了MATLAB的語言基礎和控制系統(tǒng)工具箱函數(shù),以及使用Simulink建模仿真的方法;第2~7章按照自動控制原理知識體系,依次安排了近30個實驗項目,每章均有自動控制系統(tǒng)硬件實驗和MATLAB/Simulink仿真實驗,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計以及非線性控制系統(tǒng)分析;第8章主要介紹了實際工程中較常用的控制系統(tǒng),如電動機調(diào)速、溫度控制、步進電動機控制等綜合設計實驗。
本書實驗內(nèi)容不僅具有教學上的典型性和代表性,而且實驗技術上具有很強的實用性,尤其是一些綜合設計類型的實驗方法,可以直接運用在工程設計中。因此,本書不但可以作為工科院校自動控制原理系列課程的實驗教程,而且可以為相關工程技術人員開發(fā)設計自動控制系統(tǒng)提供很有價值的實用參考。
自動控制原理課程是工業(yè)自動化、智能控制、電氣、儀器與儀表、測控技術、電子信息、機電一體化等專業(yè)最重要的專業(yè)基礎理論課之一,其理論性和工程應用性很強,在學習自動控制理論的同時,加強工程實踐應用能力的培養(yǎng)是非常必要的。本書是自動控制原理課程實踐教學的最好補充,其內(nèi)容的深度和廣度符合教育部頒布的《高等學校自動控制原理課程教學基本要求》,與控制理論學科的發(fā)展相適應,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際工程控制系統(tǒng)的分析和設計,貫徹了理論聯(lián)系實際的原則,難度適中,重點突出,符合在實踐中驗證理論、在實踐中發(fā)展理論的認知規(guī)律。
針對自動控制原理具有理論性強、內(nèi)容抽象、難理解、計算復雜的特點,本書以實驗項目為主線,以方法論為編寫宗旨,精心編寫了近30個實驗項目,較全面地涵蓋了經(jīng)典控制理論的知識點,每個實驗項目的內(nèi)容與理論知識的重點、難點緊密結(jié)合,運用實驗、仿真的手段有效地將枯燥難記的知識轉(zhuǎn)變成實際實驗具體現(xiàn)象加以分析、研究,從而培養(yǎng)學生理論與實踐相結(jié)合、開拓創(chuàng)新思維的能力,以滿足控制理論教學改革的需要和21世紀對人才培養(yǎng)的要求。
本書在內(nèi)容體系改革上有新的突破,實驗內(nèi)容不僅具有教學上的典型性和代表性,而且實驗技術上又突出實踐性和應用性。每個實驗項目針對理論課程學習的要求非常準確地提出了實驗的目的,設計了相應的實驗內(nèi)容,先做范例,再獨立完成自我實踐部分,對實驗能力提出了具體的要求,并且要求實驗后完成拓展與思考環(huán)節(jié)。內(nèi)容安排上循序漸進、由淺入深,富有啟發(fā)性,使學生能系統(tǒng)全面地掌握本學科的基本理論知識和基本技能,有利于激發(fā)學生的學習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,從設計實驗方法入手,到程序設計及實驗結(jié)果分析,詳盡地說明了論證的方法。通過示例的實際訓練,能夠養(yǎng)成為了求證而設計實驗的思維習慣。示例中的程序全部測試通過,所有的波形曲線均由示例中的程序運行而得,讀者可以直接使用。另外,還有許多“Tips”(即溫馨提示)提供了很多實驗小技巧。自我實踐的內(nèi)容不僅能再次熟悉例子的實驗方法,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,在溫故的基礎上又不斷融入新的知識,循序漸進,有層次地鞏固和拓展所學知識。在實驗能力要求環(huán)節(jié)中,每個實驗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)論及實驗方法的實現(xiàn)(含設計實驗過程)。拓展與思考環(huán)節(jié)主要是在完成實驗的基礎上,開展新的實驗手段的創(chuàng)新設計,進一步提升綜合運用能力。
本書最大的特點是設計了大量的MATLAB/Simulink仿真實驗,將自動控制原理理論課程中的重點、難點用MATLAB/Simulink進行形象直觀的計算機模擬與仿真實現(xiàn),從而加深對自動控制系統(tǒng)基本原理、分析方法及設計應用的理解。本書中所有的MATLAB/Simulink仿真實例非常全面,詳細地闡述了MATLAB/Simulink作為控制系統(tǒng)分析和設計工具的應用方法,程序易懂,可讀性好,具有較高的參考價值,可供有關專業(yè)師生及相關工程技術人員學習參考。
為方便教學,書中所有示例的源程序和程序運行結(jié)果都會發(fā)布在網(wǎng)站wwwcmpeducom上,供授課教師免費下載。
本書由上海理工大學熊曉君任主編,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,難免會有錯誤和不足之處,殷切期望廣大讀者批評指正。采用此教材的老師若有問題,可通過Email聯(lián)系編者,進行交流,編者Email為kailinie@yeahnet。
編者
前言
第1章MATLAB R2018a基礎
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
1.2MATLAB軟件簡述
1.2.1MATLAB R2018a中文版的安裝與
啟動
1.2.2MATLAB R2018a 中文版的使用
環(huán)境
1.2.3MATLAB的基本運算
1.2.4MATLAB常用的圖形編輯命令與
函數(shù)
1.2.5MATLAB程序設計
1.3控制系統(tǒng)動態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink 9.1
簡述
1.3.1Simulink仿真工具
1.3.2Simulink的啟動
1.3.3Simulink模塊庫介紹
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)的設置
1.3.7Simulink 仿真參數(shù)的設置
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的控制系統(tǒng)單位階躍
響應分析
3.3基于MATLAB的控制系統(tǒng)單位脈沖
響應分析
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)時域
響應動態(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)校正設計
4.3基于MATLAB的控制系統(tǒng)根軌跡
主導極點法校正的設計
第5章線性系統(tǒng)的頻域分析法
5.1典型環(huán)節(jié)頻率特性的測試
5.2控制系統(tǒng)頻率特性的測試
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)的校正與設計
6.1連續(xù)系統(tǒng)串聯(lián)校正裝置模擬電路的
實現(xiàn)
6.2基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻率法串聯(lián)
超前校正的設計
6.3基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻率法串聯(lián)
滯后校正的設計
6.4基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻率法串聯(lián)
滯后超前校正的設計
6.5控制系統(tǒng)速度反饋校正的設計
6.6連續(xù)系統(tǒng)PID控制器的設計及參數(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)的綜合設計
8.1控制系統(tǒng)綜合設計綜述
8.2直流電動機轉(zhuǎn)速單閉環(huán)自動調(diào)速
系統(tǒng)的設計
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