第1章 概述 1
第2章 二阶系统数学建模实验 8
2.1便携式单自由度机械臂的数学建模原理 9
2.2单自由度机械臂系统的数学建模实验 15
2.2.1直流电动机的参数辨识实验 15
2.2.2电动机的阶跃响应实验 18
2.3实验指导书 19
2.4实验报告要求 20
2.5实验注意事项 20
第3章 控制系统的根轨迹校正实验 22
3.1被控对象的传递函数与根轨迹图分析 22
3.2根轨迹超前校正系统设计与实验 27
3.3根轨迹滞后校正设计与实验 30
3.4实验指导书 33
3.5实验报告要求 33
第4章 频率法校正实验 36
4.1串联超前校正实验 36
4.2串联滞后校正实验 41
4.3实验指导书 44
4.4实验报告要求 45
4.5实验注意事项 45
第5章 极点配置实验 47
5.1极点配置原理简介 47
5.2单自由度机械臂极点配置对改善控制系统性能的分析 49
5.2.1单自由度机械臂系统的状态空间模型 49
5.2.2检查系统的能控性与极点配置条件 50
5.3实验指导书 52
5.4实验报告要求 53
5.5实验注意事项 53
第6章 PID控制器设计实验 54
6.1 PID控制器的数学模型分析 56
6.2 PID控制器设计实验 58
6.2.1比例（P）控制实验 58
6.2.2比例微分（PD）控制实验 60
6.2.3比例积分（PI）控制实验 62
6.2.4比例积分微分（PID）控制实验 64
6.3实验指导书 65
6.4实验报告要求 66
6.5实验注意事项 67
第7章 线性二次型最优控制算法（LQR）控制器的设计及实现 68
7.1理论分析 69
7.1.1线性二次型最优控制原理 69
7.1.2 LQR控制算法 70
7.2 LQR控制器的仿真 73
7.2.1权值Q对系统响应的影响 73
7.2.2消除稳态误差 76
7.3 LQR控制器的实际控制 78
7.4实验步骤 82
7.5实验指导书 83
7.6实验报告要求 84
第8章 针对球杆系统的模糊控制器设计实验 85
8.1球杆系统简介 86
8.1.1球杆系统组成 86
8.1.2球杆系统控制结构 88
8.2球杆系统的数学模型建立 90
8.2.1建模方法的选择 90
8.2.2球杆系统的相关参数 90
8.2.3拉格朗日方法建立球杆系统数学模型 91
8.2.4球杆系统模型分析 97
8.3模糊控制器设计 98
8.3.1模糊控制器组成及原理 98
8.3.2球杆系统模糊控制器设计与实验 100
8.3.3球杆系统模糊控制器实现 105
8.3.4球杆系统模糊控制器改进与仿真 108
8.4球杆系统实际控制实验 111
8.5本章小结 115
第9章 神经网络PID控制器的设计实验 116
9.1神经网络控制 116
9.1.1神经网络控制理论 116
9.1.2 BP-PID控制器设计 120
9.2 BP-PID控制器结构和算法 121
9.2.1 BP-PID控制器结构 121
9.2.2 BP-PID的控制算法 122
9.2.3采用BP-PID控制器的收敛性和稳定性分析 126
9.3 BP-PID控制器的算法设计与仿真 129
9.4本章小结 132
第10章 基于遗传算法的控制器设计实验 133
10.1球杆系统建模 134
10.1.1球杆机械系统的动态方程 134
10.1.2球杆角度的动态方程 135
10.1.3球杆系统的数学模型 135
10.2卡尔曼滤波器设计 136
10.3控制器设计 138
10.4本章小结 140
参考文献 141