普通高等學(xué)校“十一五”規(guī)劃教材:自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程
定 價(jià):24 元
- 作者:鄭勇 ,等 著
- 出版時(shí)間:2010/6/1
- ISBN:9787118067606
- 出 版 社:國(guó)防工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):TP13
- 頁(yè)碼:191
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程》密切配合“自動(dòng)控制原理”課程的理論教學(xué),結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,精心設(shè)計(jì)了16個(gè)控制理論實(shí)驗(yàn)及2個(gè)課程設(shè)計(jì),內(nèi)容兼顧經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都盡量提供了分立元件電路模擬和MATLAB軟件仿真等多種實(shí)現(xiàn)方法。為方便讀者,各實(shí)驗(yàn)前均有相關(guān)理論的知識(shí)點(diǎn)小結(jié),可以幫助讀者加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解,提高分析解決問(wèn)題的能力。
《自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程》可作為高等學(xué)校自動(dòng)化、電氣類(lèi)、機(jī)電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)書(shū),也可作為其他相關(guān)理工科學(xué)生和工程技術(shù)人員的實(shí)踐參考書(shū)。
“自動(dòng)控制”是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是自動(dòng)化、電氣、儀表及檢測(cè)、機(jī)電、電子信息等工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程。通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生建立模型、系統(tǒng)和控制的概念,學(xué)會(huì)系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。
這門(mén)課程理論性較強(qiáng),較抽象,學(xué)生學(xué)習(xí)掌握有一定的難度,因此實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)效果的好壞,對(duì)學(xué)生牢固掌握課堂理論知識(shí),提高課程的教學(xué)質(zhì)量起著非常重要的作用。在目前普遍課時(shí)壓縮、教學(xué)要求提高的條件下,實(shí)驗(yàn)課程需要解決以下幾個(gè)方面問(wèn)題:如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深學(xué)生對(duì)課程中基本理論和基本概念的理解,提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力;如何培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力,分析解決工業(yè)控制過(guò)程中實(shí)際問(wèn)題的能力;如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入新的科技發(fā)展成果,培養(yǎng)利用現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)和仿真手段,迅速檢驗(yàn)和實(shí)施新的控制理論和算法的能力。
本書(shū)作者多年從事自動(dòng)控制理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作,結(jié)合最新的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)手段,將控制系統(tǒng)理論知識(shí)靈活運(yùn)用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,內(nèi)容豐富,層次分明,特色是理論與實(shí)驗(yàn)及仿真緊密結(jié)合,互相對(duì)照,將自控原理若干重要知識(shí)點(diǎn)分解到若干實(shí)驗(yàn)中去,使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中加深對(duì)理論知識(shí)的理解,鍛煉動(dòng)手能力,以理論指導(dǎo)實(shí)踐,以實(shí)踐驗(yàn)證基本理論、探索理論應(yīng)用,旨在提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和建立系統(tǒng)控制觀(guān)念。同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)思考題等方式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論問(wèn)題進(jìn)行較深入的思考。
本書(shū)盡量避免對(duì)專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的依賴(lài),精心設(shè)計(jì)了16個(gè)控制理論實(shí)驗(yàn)及2個(gè)課程設(shè)計(jì),內(nèi)容兼顧經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都盡量提供了分立元件電路模擬和計(jì)算機(jī)軟件仿真等多種實(shí)現(xiàn)方法,詳細(xì)闡述了與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí),并給出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)要求與實(shí)驗(yàn)思考題,但一般不限制具體的實(shí)驗(yàn)步驟,方便師生根據(jù)本校的實(shí)際條件靈活選擇實(shí)驗(yàn)方法,這些實(shí)驗(yàn)涉及的大多是基本的控制理論知識(shí),因此適用于各種版本的控制理論教材。
本書(shū)由鄭勇?lián)沃骶,參加編?xiě)的還有徐繼寧、胡敦利、李艷杰。張若青、李志軍、閻紅娟等提出了寶貴建議和意見(jiàn),研究生張紅、徐興虎、張路娟承擔(dān)了部分內(nèi)容的圖形繪制和程序調(diào)試工作,在此表示感謝。
緒論 自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方式
實(shí)驗(yàn)一 典型環(huán)節(jié)的特性分析
實(shí)驗(yàn)二 二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)
實(shí)驗(yàn)三 線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
實(shí)驗(yàn)四 線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
實(shí)驗(yàn)五 線(xiàn)性系統(tǒng)的根軌跡法
實(shí)驗(yàn)5.1 控制系統(tǒng)的根軌跡
實(shí)驗(yàn)5.2 根軌跡校正
實(shí)驗(yàn)5.3 線(xiàn)性定常系統(tǒng)仿真環(huán)境LTI Viewer
實(shí)驗(yàn)六 典型環(huán)節(jié)和系統(tǒng)頻率特性實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)七 系統(tǒng)校正
實(shí)驗(yàn)八 PID控制實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)九 典型非線(xiàn)性環(huán)節(jié)的靜態(tài)特性
實(shí)驗(yàn)十 非線(xiàn)性系統(tǒng)的相平面分析法
實(shí)驗(yàn)十一 非線(xiàn)性系統(tǒng)的描述函數(shù)法
實(shí)驗(yàn)十二 采樣系統(tǒng)分析
實(shí)驗(yàn)十三 數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十四 極點(diǎn)配置全狀態(tài)反饋控制
實(shí)驗(yàn)十五 狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀(guān)測(cè)器設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)十六 線(xiàn)性二次型最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)一 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)二 直線(xiàn)一級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
通過(guò)極點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),雖然可以使系統(tǒng)獲得滿(mǎn)足期望特性的特征方程,具有符合要求的系統(tǒng)極點(diǎn),但是這種期望和要求的取得往往是工程上各個(gè)動(dòng)、靜態(tài)指標(biāo)折中的結(jié)果,而不是最優(yōu)的控制效果。工程中會(huì)有一類(lèi)情況要求系統(tǒng)的某一性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu),比如從某一位置運(yùn)動(dòng)到另一位置時(shí)所用時(shí)間最短,或者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中消耗的能量最少、路徑誤差最小等等,這類(lèi)問(wèn)題就是所謂的最優(yōu)控制問(wèn)題。最優(yōu)控制理論是現(xiàn)代控制理論的重要組成部分。
最優(yōu)控制理論主要是依據(jù)龐德里亞金的極值原理,通過(guò)對(duì)性能指標(biāo)的優(yōu)化尋找可以使目標(biāo)函數(shù)值極小的控制器。其中如果其性能指標(biāo)是狀態(tài)變量和(或)控制變量的二次型函數(shù)的積分,則這種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)化問(wèn)題稱(chēng)為線(xiàn)性系統(tǒng)二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制問(wèn)題,線(xiàn)性二次型問(wèn)題的最優(yōu)解可以寫(xiě)成統(tǒng)一的解析表達(dá)式和實(shí)現(xiàn)求解過(guò)程的規(guī)范化,并可簡(jiǎn)單地采用狀態(tài)線(xiàn)性反饋控制律構(gòu)成閉環(huán)最優(yōu)控制系統(tǒng),能夠兼顧多項(xiàng)性能指標(biāo),因此得到特別的重視,成為現(xiàn)代控制理論中發(fā)展較為成熟的一部分。利用線(xiàn)性二次型性能指標(biāo)設(shè)計(jì)的控制器稱(chēng)作LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器。