作者：邵桂荣 编
页数：204
出版社：西安电子科技大学出版社
出版日期：2024
ISBN：9787560674384
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内容简介
本书共分9章，分别为控制系统的基本概念及仿真、控制系统的数学模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹法、控制系统的频率特性法、控制系统的校正、控制系统的PD设计、离散控制系统的分析和综合及控制系统的综合设计。本书第1~8章均包含基础知识和实验项目两个部分，这样一方面可以通过理论知识指导实验，另一方面可通过实验加深对理论知识的理解。第9章给出了5个控制系统的综合设计，旨在通过这些设计实例，提高学生的综合素质和实践能力，为后续从事相关领域的工作打下坚实的理论和实践基础。本书可作为高等学校电气类、自动化类、电子信息类、仪器类、能源动力类、机械类等专业自动控制原理课程的实验教材，也可供自学自动控原理课程的科技人员或工程技术人员学习和参考。
本书特色
本书具有以下特色:
（1） 软件仿真与硬件模拟相结合。软件仿真利用MATLAB工具, 通过建立数学模型和编写相应程序, 对控制系统进行分析和校正。硬件模拟采用电阻、电容、运放等构成典型控制系统, 通过调节元件参数, 利用示波器、波特仪等仪表观察系统的输出， 可用Multisim软件模拟, 也可在实验箱上连接硬件电路实现。
（2） 内容全面。每个实验均包括实验目的、 实验预习、实验内容、 实验思考题、实验报告。MATLAB实验中还提供了相关函数的功能及调用方法, 以加深学生对知识的理解, 提高学生分析问题和解决问题的能力。
（3） 凸显课程思政。课程思政是实现非技术方面综合能力培养的一种有效途径。本书从自动控制原理实验涉及的知识点出发, 围绕哲学思想、工匠精神、爱国精神、创新精神、团队合作精神、职业素养等, 挖掘思政元素, 提炼价值目标, 实现知识传授、价值引领和能力培养的协同育人。
目录
1.1 基础知识 1
1.1.1 开环控制系统与闭环控制系统 1
1.1.2 自动控制系统的组成和分类 1
1.1.3 控制系统的仿真 2
1.2 实验项目 3
1.2.1 MATLAB基本操作实践 3
1.2.2 Simulink基本操作实践 8
第2章 控制系统的数学模型 18
2.1 基础知识 18
2.1.1 传递函数 18
2.1.2 结构图及其等效变换 18
2.1.3 信号流图及梅逊公式 20
2.2 实验项目 21
2.2.1 连续系统数学模型的MATLAB实现 21
2.2.2 典型环节模拟电路设计及动态特性测试 30
第3章 控制系统的时域分析法 36
3.1 基础知识 36
3.1.1 典型输入信号及时域性能指标 36
3.1.2 二阶系统的动态性能 36
3.1.3 稳定性和稳态误差 37
3.2 实验项目 38
3.2.1 连续系统时域分析的MATLAB实现 38
3.2.2 二阶系统模拟电路设计及动态特性测试 50
3.2.3 三阶系统模拟电路设计及稳定性测试 54
3.2.4 二阶系统稳态误差测试 59
第4章 控制系统的根轨迹法 65
4.1 基础知识 65
4.1.1 根轨迹方程 65
4.1.2 绘制根轨迹的基本规则 66
4.2 实验项目: 连续系统根轨迹分析的MATLAB实现 67
第5章 控制系统的频率特性法 74
5.1 基础知识 74
5.1.1 频率特性基本概念 74
5.1.2 频域稳定性分析 75
5.1.3 频域动态性能和稳态性能分析 75
5.2 实验项目 76
5.2.1 连续系统频域分析的MATLAB实现 76
5.2.2 典型环节频率特性测试 86
5.2.3 线性系统频率特性测试 95
第6章 控制系统的校正 104
6.1 基础知识 104
6.1.1 校正的基本方式 104
6.1.2 校正方法 105
6.2 实验项目 106
6.2.1 连续系统时域法校正的MATLAB实现 106
6.2.2 连续系统频域法校正的MATLAB实现 111
6.2.3 串联校正模拟电路设计及动态特性测试 121
第7章 控制系统的PID设计 127
7.1 基础知识 127
7.2 实验项目 129
7.2.1 连续系统PID校正的MATLAB实现 129
7.2.2 PID控制器模拟电路设计及频率特性测试 135
7.2.3 基于SISO Tool的PID控制器设计 142
第8章 离散控制系统的分析和综合 147
8.1 基础知识 147
8.1.1 离散控制系统基本概念 147
8.1.2 采样过程与采样定理 148
8.2 实验项目: 离散控制系统分析的MATLAB实现 148
第9章 控制系统的综合设计 156
9.1 无刷直流电机的数学建模及性能分析 156
9.2 无刷直流电机双闭环调速系统的建模与仿真 161
9.3 无刷直流电机转速控制系统的设计 167
9.4 风力摆控制系统的设计 173
9.5 二阶系统时域分析的GUI设计 178
附录1 MATLAB简介 184
附录2 Multisim简介 190
参考文献 198
