机械工程控制基础实验教程PDF电子书下载

第1章 自动控制系统认知 1

1.1 绪论 1

1.2 简易磁悬浮系统 2

1.2.1 磁悬浮系统的组成 2

1.2.2 磁悬浮系统的工作原理 2

1.3 直流电动机控制系统 3

1.3.1 直流电动机控制系统的组成 3

1.3.2 直流电动机控制系统的工作原理 4

1.4 工作台位置控制系统 4

1.4.1 工作台位置控制系统的组成 4

1.4.2 工作台位置控制系统的工作原理 5

1.5 三自由度数控平台 6

1.5.1 三自由度数控平台的组成 6

1.5.2 三自由度数控平台的工作原理 6

1.6 球-杆系统 8

1.6.1 球-杆系统的组成 8

1.6.2 球-杆系统的工作原理 8

1.7 平面倒立摆系统 9

1.7.1 平面倒立摆系统的组成 9

1.7.2 平面倒立摆系统的工作原理 10

1.8 虚拟实验基础MATLAB/Simulink 10

1.8.1 MATLAB的操作界面 10

1.8.2 MATLAB的帮助界面 11

1.8.3 MATLAB定义的常用特殊变量 11

1.8.4 MATLAB操作的注意事项 12

1.8.5 Simulink简介 12

1.9 思考题 14

第2章 自动控制系统的数学描述 15

2.1 绪论 15

2.2 工作台位置控制系统建模 15

2.3 球-杆系统建模 18

2.3.1 控制对象的动力学方程 18

2.3.2 电气模型 19

2.4 简易磁悬浮系统建模 20

2.4.1 控制对象的动力学方程 20

2.4.2 系统的电磁力模型 21

2.4.3 电磁铁中控制电压和电流的模型 22

2.4.4 功率放大器模型 23

2.4.5 系统平衡的边界条件 23

2.4.6 系统方程的描述 23

2.5 虚拟实验／机械工程控制系统的数学模型 24

2.5.1 实验目的 24

2.5.2 实验内容 24

2.6 思考题 26

第3章 线性系统的时域分析方法 27

3.1 绪论 27

3.2 典型环节的时域响应 27

3.2.1 比例环节（P） 27

3.2.2 积分环节（I） 31

3.2.3 比例积分环节（PI） 33

3.2.4 比例微分环节（PD） 35

3.2.5 比例积分微分环节（PID） 38

3.2.6 典型一阶系统（惯性环节） 41

3.2.7 典型二阶系统（振荡环节） 43

3.2.8 典型三阶系统 47

3.3 工作台位置控制系统的时域分析 51

3.3.1 工作台位置控制系统的脉冲响应 52

3.3.2 工作台位置控制系统的阶跃响应 53

3.3.3 工作台位置控制系统的斜坡响应 54

3.4 虚拟实验／机械工程控制系统的时域分析 55

3.4.1 实验目的 55

3.4.2 实验内容 55

3.5 思考题 59

第4章 线性系统的频域分析方法 60

4.1 绪论 60

4.2 模拟电路的Bode图测量实验 60

4.3 工作台位置控制系统的正弦信号响应 65

4.4 虚拟实验／机械工程控制系统的频域分析 68

4.4.1 实验目的 68

4.4.2 实验内容 68

4.5 思考题 71

第5章 线性系统的根轨迹分析方法 73

5.1 绪论 73

5.2 线性系统的根轨迹分析 73

5.3 虚拟实验／机械工程控制系统的根轨迹分析 78

5.3.1 实验目的 78

5.3.2 实验内容 78

5.4 思考题 83

第6章 控制器设计实验 84

6.1 绪论 84

6.2 温度闭环控制系统设计实验 84

6.2.1 模拟PID温度闭环控制系统框图 84

6.2.2 控制系统的模拟电路图 86

6.2.3 实验步骤 87

6.3 球-杆系统的PID控制实验 90

6.3.1 绪论 90

6.3.2 球-杆系统的P控制实验 95

6.3.3 球-杆系统的PD控制实验 96

6.3.4 球-杆系统的PID控制实验 97

6.4 球-杆系统的根轨迹控制实验 98

6.4.1 球-杆系统的根轨迹绘制 98

6.4.2 根轨迹校正 99

6.4.3 根轨迹校正实验 102

6.5 工作台位置的PID控制实验 103

6.6 虚拟实验／机械工程控制系统的设计与校正 104

6.6.1 实验目的 104

6.6.2 实验内容 104

6.7 思考题 119

参考文献 120

附录一 121

附录二 122