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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/Simulink10

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