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本書是機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程的配套教材，緊密結(jié)合該課程的基本內(nèi)容，設(shè)計(jì)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)，涵蓋控制工程的主要知識(shí)單元；同時(shí)，考慮到該課程是一門獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程，因此本書也保證了知識(shí)上的獨(dú)立性和完整性。本書將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，從而建構(gòu)理論、形成觀點(diǎn)、提高能力。
本書在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排上遵循由簡(jiǎn)到難、循序漸進(jìn)的原則, 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)置驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性三種實(shí)驗(yàn)類型，實(shí)驗(yàn)單元多種類、多類型，并對(duì)目前控制工程實(shí)驗(yàn)中*常用的技術(shù)手段和方法進(jìn)行了集中介紹，可供不同院校根據(jù)自身?xiàng)l件進(jìn)行選擇。
本書可作為應(yīng)用型本科院校機(jī)械工程類專業(yè)、測(cè)控技術(shù)及儀器類專業(yè)的本科教材。

第1章基礎(chǔ)知識(shí) 1
1.1 線性定常系統(tǒng)概述 1
1.1.1 線性定常系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和基本性質(zhì) 1
1.1.2 線性定常系統(tǒng)的基本動(dòng)力學(xué)特性 1
1.1.3 線性定常系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 2
1.1.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 3
1.2 線性定常系統(tǒng)的品質(zhì)分析 5
1.2.1 單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo) 5
1.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析 6
1.2.3 閉環(huán)頻率特性和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系 9
1.2.4 開環(huán)頻率特性和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系 10
1.2.5 系統(tǒng)的校正方法 11
1.3 采樣系統(tǒng)理論 12
1.3.1 采樣過程和采樣定理 12
1.3.2 零階保持器 13
1.3.3 脈沖傳遞函數(shù) 13
1.3.4 采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性 14
1.3.5 閉環(huán)極點(diǎn)與瞬態(tài)響應(yīng)之間的關(guān)系 14
1.3.6 穩(wěn)態(tài)誤差 15
本章思考題 16

第2章實(shí)驗(yàn)基本理論和方法 17
2.1 概述 17
2.2 典型的測(cè)試信號(hào) 17
2.3 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的基本測(cè)試方法 19
2.3.1 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域測(cè)試法 19
2.3.2 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的頻域測(cè)試法 22
2.4 實(shí)驗(yàn)調(diào)試及測(cè)試數(shù)據(jù)處理 24
2.4.1 測(cè)量 24
2.4.2 誤差的定義和分類 24
2.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理 26
2.5 實(shí)驗(yàn)要求 27
2.5.1 預(yù)習(xí)要求 27
2.5.2 實(shí)驗(yàn)要求 27
2.5.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 28
本章思考題 29

第3章 MATLAB介紹 30
3.1 MATLAB簡(jiǎn)介 30
3.1.1 MATLAB概述 30
3.1.2 MATLAB界面 32
3.1.3 MATLAB窗口 33
3.2 MATLAB編程技巧(程序設(shè)計(jì)) 35
3.2.1 MATLAB程序設(shè)計(jì)基本原則 35
3.2.2 數(shù)值表示、變量、表達(dá)式 36
3.2.3 MATLAB基本運(yùn)算 36
3.3 Simulink建模方法 40
3.3.1 Simulink仿真工具 40
3.3.2 Simulink的啟動(dòng) 41
3.3.3 Simulink界面介紹 41
3.3.4 使用Simulink建立系統(tǒng)模型 41
3.3.5 常用模塊內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置 44
3.3.6 Simulink仿真參數(shù)設(shè)置 51
3.3.7 用Simulink建立系統(tǒng)模型并仿真范例 53
3.4 MATLAB在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 54
3.4.1 利用MATLAB進(jìn)行時(shí)域分析 54
3.4.2 利用MATLAB進(jìn)行頻域分析 62
本章思考題 73

第4章線性系統(tǒng)的校正和設(shè)計(jì) 74
4.1 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)超前校正設(shè)計(jì) 74
4.2 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)滯后校正設(shè)計(jì) 82
4.3 基于MATLAB控制系統(tǒng)的頻率法串聯(lián)超前-滯后校正設(shè)計(jì) 86
4.4 連續(xù)系統(tǒng)PID控制器設(shè)計(jì)及其參數(shù)整定 91
本章思考題 98

第5章直線倒立擺建模、仿真及實(shí)驗(yàn) 99
5.1 直線一級(jí)倒立擺 99
5.1.1 直線一級(jí)倒立擺的物理模型 99
5.1.2 直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析 105
5.1.3 MATLAB Simulink仿真 106
5.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)報(bào)告 112
5.2 直線一級(jí)倒立擺頻率響應(yīng)控制實(shí)驗(yàn) 112
5.2.1 頻率響應(yīng)分析 113
5.2.2 頻率響應(yīng)設(shè)計(jì)及仿真 114
5.2.3 直線一級(jí)倒立擺頻率響應(yīng)校正法實(shí)驗(yàn) 120
5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)報(bào)告 122
5.3 直線一級(jí)倒立擺PID控制實(shí)驗(yàn) 122
5.3.1 PID控制分析 123
5.3.2 PID控制參數(shù)設(shè)定及仿真 124
5.3.3 PID控制實(shí)驗(yàn) 127
5.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)報(bào)告 130
本章思考題 130

第6章直線一級(jí)順擺建模和實(shí)驗(yàn) 131
6.1 直線一級(jí)順擺的建模與分析 131
6.1.1 直線一級(jí)順擺的建模 131
6.1.2 實(shí)際系統(tǒng)模型 133
6.1.3 系統(tǒng)可控性分析 134
6.2 直線一級(jí)順擺頻率響應(yīng)分析 134
6.3 直線一級(jí)順擺階躍響應(yīng)分析 135
6.4 直線一級(jí)順擺的PID控制仿真與實(shí)驗(yàn) 136
6.4.1 直線一級(jí)順擺的PID控制分析與仿真 136
6.4.2 直線一級(jí)順擺的PID實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn) 138
本章思考題 140

第7章紡絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 141
7.1 概述 141
7.2 紡絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)分析 141
7.2.1 紡絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成 141
7.2.2 紡絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 144
7.3 紡絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)電氣原理圖和人機(jī)界面 145
7.3.1 紡絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)電氣原理圖 145
7.3.2 人機(jī)界面(HMI)設(shè)計(jì) 145
7.4 控制原理及算法實(shí)現(xiàn) 148
7.4.1 PID控制 148
7.4.2 PID參數(shù)整定 149
7.4.3 PID方法的PLC實(shí)現(xiàn) 150
7.5 紡絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 151
7.5.1 人機(jī)界面 151
7.5.2 溫度控制系統(tǒng)PID控制結(jié)果 151
本章思考題 155
參考文獻(xiàn) 156

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