第1章 基礎(chǔ)知識 1
1.1 線性定常系統(tǒng)概述 1
1.1.1 線性定常系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和基本性質(zhì) 1
1.1.2 線性定常系統(tǒng)的基本動力學(xué)特性 1
1.1.3 線性定常系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 2
1.1.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 3
1.2 線性定常系統(tǒng)的品質(zhì)分析 5
1.2.1 單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo) 5
1.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析 6
1.2.3 閉環(huán)頻率特性和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系 9
1.2.4 開環(huán)頻率特性和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系 10
1.2.5 系統(tǒng)的校正方法 11
1.3 采樣系統(tǒng)理論 12
1.3.1 采樣過程和采樣定理 12
1.3.2 零階保持器 13
1.3.3 脈沖傳遞函數(shù) 13
1.3.4 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性 14
1.3.5 閉環(huán)極點與瞬態(tài)響應(yīng)之間的關(guān)系 14
1.3.6 穩(wěn)態(tài)誤差 15
本章思考題 16

第2章 實驗基本理論和方法 17
2.1 概述 17
2.2 典型的測試信號 17
2.3 控制系統(tǒng)動態(tài)特性的基本測試方法 19
2.3.1 控制系統(tǒng)動態(tài)特性的時域測試法 19
2.3.2 控制系統(tǒng)動態(tài)特性的頻域測試法 22
2.4 實驗調(diào)試及測試數(shù)據(jù)處理 24
2.4.1 測量 24
2.4.2 誤差的定義和分類 24
2.4.3 實驗結(jié)果的處理 26
2.5 實驗要求 27
2.5.1 預(yù)習(xí)要求 27
2.5.2 實驗要求 27
2.5.3 實驗報告要求 28
本章思考題 29

第3章 MATLAB介紹 30
3.1 MATLAB簡介 30
3.1.1 MATLAB概述 30
3.1.2 MATLAB界面 32
3.1.3 MATLAB窗口 33
3.2 MATLAB編程技巧(程序設(shè)計) 35
3.2.1 MATLAB程序設(shè)計基本原則 35
3.2.2 數(shù)值表示、 變量、 表達(dá)式 36
3.2.3 MATLAB基本運算 36
3.3 Simulink建模方法 40
3.3.1 Simulink仿真工具 40
3.3.2 Simulink的啟動 41
3.3.3 Simulink界面介紹 41
3.3.4 使用Simulink建立系統(tǒng)模型 41
3.3.5 常用模塊內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置 44
3.3.6 Simulink仿真參數(shù)設(shè)置 51
3.3.7 用Simulink建立系統(tǒng)模型并仿真范例 53
3.4 MATLAB在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 54
3.4.1 利用MATLAB進(jìn)行時域分析 54
3.4.2 利用MATLAB進(jìn)行頻域分析 62
本章思考題 73

第4章 線性系統(tǒng)的校正和設(shè)計 74
4.1 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)超前校正設(shè)計 74
4.2 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)滯后校正設(shè)計 82
4.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)超前-滯后校正設(shè)計 86
4.4 連續(xù)系統(tǒng)PID控制器設(shè)計及其參數(shù)整定 91
本章思考題 98

第5章 直線倒立擺建模、 仿真及實驗 99
5.1 直線一級倒立擺 99
5.1.1 直線一級倒立擺的物理模型 99
5.1.2 直線一級倒立擺系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析 105
5.1.3 MATLAB Simulink仿真 106
5.1.4 實驗結(jié)果及實驗報告 112
5.2 直線一級倒立擺頻率響應(yīng)控制實驗 112
5.2.1 頻率響應(yīng)分析 113
5.2.2 頻率響應(yīng)設(shè)計及仿真 114
5.2.3 直線一級倒立擺頻率響應(yīng)校正法實驗 120
5.2.4 實驗結(jié)果及實驗報告 122
5.3 直線一級倒立擺PID控制實驗 122
5.3.1 PID控制分析 123
5.3.2 PID控制參數(shù)設(shè)定及仿真 124
5.3.3 PID控制實驗 127
5.3.4 實驗結(jié)果及實驗報告 130
本章思考題 130

第6章 直線一級順擺建模和實驗 131
6.1 直線一級順擺的建模與分析 131
6.1.1 直線一級順擺的建模 131
6.1.2 實際系統(tǒng)模型 133
6.1.3 系統(tǒng)可控性分析 134
6.2 直線一級順擺頻率響應(yīng)分析 134
6.3 直線一級順擺階躍響應(yīng)分析 135
6.4 直線一級順擺的PID控制仿真與實驗 136
6.4.1 直線一級順擺的PID控制分析與仿真 136
6.4.2 直線一級順擺的PID實時控制實驗 138
本章思考題 140

第7章 紡絲機溫度控制系統(tǒng)實驗 141
7.1 概述 141
7.2 紡絲機溫度控制系統(tǒng)分析 141
7.2.1 紡絲機溫度控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成 141
7.2.2 紡絲機溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 144
7.3 紡絲機溫度控制系統(tǒng)電氣原理圖和人機界面 145
7.3.1 紡絲機溫度控制系統(tǒng)電氣原理圖 145
7.3.2 人機界面(HMI)設(shè)計 145
7.4 控制原理及算法實現(xiàn) 148
7.4.1 PID控制 148
7.4.2 PID參數(shù)整定 149
7.4.3 PID方法的PLC實現(xiàn) 150
7.5 紡絲機溫度控制系統(tǒng)實驗 151
7.5.1 人機界面 151
7.5.2 溫度控制系統(tǒng)PID控制結(jié)果 151
本章思考題 155
參考文獻(xiàn) 156