西安交通大学“十三五”规划教材 自动控制原理实验教程PDF电子书下载

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第1章 概述 1

1.1 自动控制系统 1

1.1.1 自动控制系统的基本形式 1

1.1.2 自动控制系统的性能指标 3

1.2 自动控制系统实验与仿真 5

1.2.1 自动控制系统分析方法 5

1.2.2 相似性原理 6

1.2.3 仿真技术的应用 8

第2章 自动控制系统的模拟仿真 9

2.1 电子模拟计算机 9

2.1.1 运算放大器的工作原理 10

2.1.2 模拟计算机常用运算部件 11

2.2 典型环节模拟 14

2.2.1 比例环节 14

2.2.2 积分环节 14

2.2.3 比例积分环节 15

2.2.4 比例微分环节 15

2.2.5 惯性环节 16

2.3 控制系统模拟 16

2.3.1 控制系统模拟仿真设备简介 17

2.3.2 控制系统模拟方法 19

2.4 典型环节的电子模拟实验 23

2.5 二阶系统的电子模拟实验 29

第3章 MATLAB控制系统仿真 32

3.1 数字计算机仿真概述 32

3.2 常用数值积分计算方法 33

3.3 MATLAB及其基本仿真方式 34

3.3.1 MATLAB的函数指令仿真 35

3.3.2 Simulink仿真 40

3.4 用MATLAB进行控制系统分析 45

3.4.1 时域分析 45

3.4.2 频域分析 49

3.5 控制系统MATLAB仿真实验 51

3.5.1 二阶系统动态特性分析 51

3.5.2 控制系统的脉冲响应 52

3.5.3 高阶系统的近似简化 53

3.5.4 控制系统的稳态误差分析 54

3.5.5 控制系统稳定性和稳态误差分析 55

3.5.6 串级控制系统阶跃响应 56

第4章 PID控制器及其参数的整定 59

4.1 PID控制器概述 59

4.2 PID控制器特性分析 60

4.2.1 P控制器 60

4.2.2 PI控制器 62

4.2.3 PD控制器 63

4.2.4 PID控制器 64

4.3 常用PID控制器参数的工程整定方法 67

4.3.1 响应曲线法 68

4.3.2 临界增益法 69

4.3.3 衰减曲线法 69

4.4 MATLAB环境下PID控制器参数整定实验 70

4.4.1 响应曲线法整定PID控制器参数 70

4.4.2 临界增益法整定PID控制器参数 72

4.4.3 衰减曲线法整定PID控制器参数 73

第5章 过程控制实验装置 76

5.1 过程控制实验装置介绍 76

5.1.1 控制对象 77

5.1.2 执行机构 78

5.1.3 控制器 79

5.1.4 测量变送器 80

5.1.5 操控台 81

5.2 过程控制实验基础知识 82

5.2.1 概述 82

5.2.2 单回路控制系统 83

5.2.3 串级控制系统 84

5.2.4 比值控制系统 86

5.2.5 前馈－反馈控制系统 88

第6章 单回路控制系统实验 91

6.1 单回路控制系统应用 91

6.2 液位自动控制实验 92

6.3 流量自动控制实验 96

6.4 压力自动控制实验 99

6.5 温度自动控制实验 102

第7章 复杂自动控制系统实验 107

7.1 液位－流量串级控制实验 107

7.2 流量比值控制实验 111

7.3 温度－流量前馈－反馈控制实验 114

第8章 过程控制综合性实验 118

8.1 S7-200PLC基础知识 118

8.1.1 可编程控制器概述 118

8.1.2 PLC编程软件集成开发环境的使用 124

8.2 MCGS工控组态软件基础知识 127

8.2.1 MCGS工控组态软件概述 127

8.2.2 MCGS工控组态软件集成开发环境的使用 128

8.3 MCGS工控组态软件与PLC通信基础知识 130

8.4 过程控制系统开发与组态实验 135

8.4.1 PLC编程的水箱液位控制 136

8.4.2 水箱液位监控界面组态 141

8.4.3 过程控制系统上位机与下位机通信 147

附录A 控制系统仿真常用的MATLAB函数 150

附录B 控制系统仿真常用的Simulink模块组 152

参考文献 160

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