控制原理与系统分析实验教程PDF电子书下载

第1章 控制系统的数学模型 1

实验1.1 典型环节的电路模拟与数字仿真研究 1

一、实验目的 1

二、实验内容 1

三、实验步骤 3

四、实验要求 3

五、思考题 3

实验1.2 基于MATLAB的系统数学模型建立与转换 3

一、实验目的 3

二、实验内容 3

三、实验步骤 4

四、实验要求 5

五、思考题 5

实验1.3 双容水箱液面系统数学模型的建立 5

一、实验目的 5

二、实验内容 6

三、实验步骤 7

四、实验要求 8

五、思考题 8

实验1.4 基于MATLAB的控制系统结构图化简 8

一、实验目的 8

二、实验内容 8

三、实验步骤 8

四、实验要求 10

五、思考题 10

第2章 控制系统的时域分析 11

实验2.1 基于MATLAB的控制系统阶跃响应分析 11

一、实验目的 11

二、实验内容 11

三、实验步骤 12

四、实验要求 13

五、思考题 14

实验2.2 二阶系统阶跃响应分析 14

一、实验目的 14

二、实验内容 14

三、实验步骤 15

四、实验要求 16

五、思考题 16

实验2.3 基于MATLAB的控制系统的脉冲响应分析 16

一、实验目的 16

二、实验内容 16

三、实验步骤 17

四、实验要求 18

五、思考题 18

实验2.4 典型系统的电路模拟及系统性能分析 19

一、实验目的 19

二、实验内容 19

三、实验步骤 19

四、实验要求 21

五、思考题 22

实验2.5 系统稳态误差分析 22

一、实验目的 22

二、实验内容 22

三、实验步骤 23

四、实验要求 23

五、思考题 23

实验2.6 基于MATLAB的控制系统稳定性分析 23

一、实验目的 23

二、实验内容 24

三、实验步骤 25

四、实验要求 25

五、思考题 26

第3章 根轨迹法 27

实验3.1 控制系统的根轨迹分析 27

一、实验目的 27

二、实验内容 27

三、实验步骤 28

四、实验要求 30

五、思考题 30

实验3.2 开环增益与零极点对系统性能的影响 30

一、实验目的 30

二、实验内容 30

三、实验步骤 30

四、实验要求 35

五、思考题 36

实验3.3 基于MATLAB的控制系统根轨迹绘制 36

一、实验目的 36

二、实验内容 36

三、实验步骤 37

四、实验要求 39

五、思考题 39

实验3.4 带钢厚度检测延时系统根轨迹分析 40

一、实验目的 40

二、实验内容 40

三、实验步骤 41

四、实验要求 41

五、思考题 42

实验3.5 轧机厚度控制系统根轨迹分析 42

一、实验目的 42

二、实验内容 42

三、实验步骤 44

四、实验要求 46

五、思考题 47

第4章 控制系统的频域分析 48

实验4.1 典型环节的频率特性测量 48

一、实验目的 48

二、实验内容 48

三、实验步骤 49

四、实验要求 50

五、思考题 50

实验4.2 单容水箱液位PID控制实验 50

一、实验目的 50

二、实验内容 50

三、实验步骤 51

四、实验要求 52

五、思考题 52

实验4.3 控制系统稳定性的研究 53

一、实验目的 53

二、实验内容 53

三、实验步骤 54

四、实验要求 55

五、思考题 55

实验4.4 基于MATLAB的控制系统的伯德图绘制及分析 55

一、实验目的 55

二、实验内容 55

三、实验步骤 56

四、实验要求 57

五、思考题 58

实验4.5 基于MATLAB的控制系统的奈奎斯特图绘制及分析 58

一、实验目的 58

二、实验内容 58

三、实验步骤 59

四、实验要求 60

五、思考题 60

第5章 控制系统的校正与设计 61

实验5.1 PID控制器的动态特性 61

一、实验目的 61

二、实验内容 61

三、实验步骤 63

四、实验要求 63

五、思考题 63

实验5.2 基于MATLAB的系统超前校正设计 63

一、实验目的 63

二、实验内容 64

三、实验步骤 64

四、实验要求 65

五、思考题 65

实验5.3 基于MATLAB的系统滞后校正设计 65

一、实验目的 65

二、实验内容 65

三、实验步骤 66

四、实验要求 67

五、思考题 68

实验5.4 基于MATLAB的系统滞后一超前校正设计 68

一、实验目的 68

二、实验内容 68

三、实验步骤 68

四、实验要求 70

五、思考题 70

实验5.5 随动系统的校正 70

一、实验目的 70

二、实验内容 71

三、实验步骤 71

四、实验要求 72

五、思考题 72

第6章 非线性控制系统 73

实验6.1 典型非线性环节的Simunk仿真 73

一、实验目的 73

二、实验内容 73

三、实验步骤 73

四、实验要求 73

五、思考题 74

实验6.2 典型非线性环节的电路模拟与数字仿真研究 74

一、实验目的 74

二、实验内容 74

三、实验步骤 74

四、实验要求 75

五、思考题 75

实验6.3 非线性系统相平面法的电路模拟与数字仿真研究 75

一、实验目的 75

二、实验内容 75

三、实验步骤 75

四、实验要求 76

五、思考题 76

实验6.4 非线性系统描述函数法的电路模拟与数字仿真研究 76

一、实验目的 76

二、实验内容 76

三、实验步骤 76

四、实验要求 77

五、思考题 77

第7章 离散控制系统 78

实验7.1 采样控制系统动态性能和稳定性的混合仿真研究 78

一、实验目的 78

二、实验内容 78

三、实验步骤 78

四、实验要求 79

五、思考题 79

实验7.2 采样控制系统串联校正的混合仿真研究 79

一、实验目的 79

二、实验内容 79

三、实验步骤 80

四、实验要求 80

五、思考题 80

实验7.3 基于MATLAB的采样控制系统分析 81

一、实验目的 81

二、实验内容 81

三、实验步骤 81

四、实验要求 82

五、思考题 82

实验7.4 采样控制系统的设计 82

一、实验目的 82

二、实验内容 82

三、实验步骤 83

四、实验要求 83

五、思考题 83

第8章 状态空间分析法 84

实验8.1 基于MATLAB的线性系统状态空间描述 84

一、实验目的 84

二、实验内容 84

三、实验步骤 84

四、实验要求 86

五、思考题 86

实验8.2 状态观测器模拟电路仿真与分析 86

一、实验目的 86

二、实验内容 86

三、实验步骤 86

四、实验要求 87

五、思考题 87

实验8.3 基于MATLAB的状态反馈系统的设计与分析 88

一、实验目的 88

二、实验内容 88

三、实验步骤 88

四、实验要求 91

五、思考题 92

实验8.4 极点配置全状态反馈控制的电路模拟与数字仿真 92

一、实验目的 92

二、实验内容 92

三、实验步骤 93

四、实验要求 93

五、思考题 93

实验8.5 基于状态空间方法的二级倒立摆控制算法设计 93

一、实验目的 93

二、实验内容 93

三、实验步骤 96

四、实验要求 97

五、思考题 97

实验8.6 基于MATLAB的最少拍控制系统设计 97

一、实验目的 97

二、实验内容 97

三、实验步骤 99

四、实验要求 103

实验8.7 基于MATLAB的线性二次最优控制器设计 104

一、实验目的 104

二、实验内容 104

三、实验步骤 105

四、实验要求 106

五、思考题 107

附录A ACT-I实验箱型环节的电路模拟实验方案 108

附录B ACT-I实验箱惯性环节的电路模拟实验方案 111

附录C Simulink仿真环境简介 115

附录D 实验6.2的参考方案 117

附录E 实验6.3的参考方案 121

附录F 实验6.4的参考方案 126

附录G 实验7.1的参考方案 129

附录H 实验7.2的参考方案 132

附录I 实验8.4的参考方案 135

附录J 实验5.4中leadc函数示例 139

附录K 实验5.4中perf函数示例 141

参考文献 143