控制工程基础创新实验案例教程

本书主要作为本科院校和高职高专院校的机械类及近机械类专业的控制工程基础课程实验教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。本书中、英部分均分为Ⅰ、Ⅱ两篇。第Ⅰ篇基于质量-弹簧-阻尼机械振动实验系统，共包含4个实验，分别为实验系统参数辨识、实验系统数学建模与仿真、PID控制及开放实验——双自由度系统自由振动模态分析。第Ⅱ篇基于Quanser QUBE Servo 2实验系统，共包含9个实验，分别为系统集成实验、滤波实验、伺服电动机系统建模与验证、一阶系统参数辨识、二阶系统的阶跃响应、PD控制、速度控制系统的超前校正、频率响应建模及开放实验——状态空间建模与验证。本书涵盖了经典控制理论的全部内容，与我国高等院校关于此类课程的教学大纲相吻合，为促进控制类实验课与理论课紧密耦合提供了有效支撑。为配合该实验案例教程的使用，本书作者为任课老师提供每个实验的参考数据、结果图表、实验报告模板答案和两个实验系统的软、硬件安装使用指南，并附有MATLAB/Simulink软件在控制工程中的应用实例。本书可与理论教材《控制工程基础》中文版和英文版配套使用。

前言
中文部分
第Ⅰ篇质量-弹簧-阻尼机械振动实验系统
Ⅰ.1实验硬件系统
Ⅰ.2实验软件系统
实验1实验系统参数辨识
1.1实验目的
1.2实验原理
1.3实验步骤
1.4实验报告
实验2实验系统数学建模与仿真
2.1实验目的
2.2实验原理
2.3实验步骤
2.4实验报告
实验3PID控制
3.1实验目的
3.2实验原理
3.3刚体PID控制
3.4柔性结构PID控制
3.5实验报告
实验4开放实验——双自由度系统自由振动模态分析
第Ⅱ篇Quanser QUBE-Servo 2实验系统
Ⅱ.1实验硬件系统
Ⅱ.2实验软件系统
实验5系统集成实验
5.1实验目的
5.2实验原理
5.3实验步骤
5.4实验报告
实验6滤波实验
6.1实验目的
6.2实验原理
6.3实验步骤
6.4实验报告
实验7伺服电动机系统建模与验证
7.1实验目的
7.2实验原理
7.3实验步骤
7.4实验报告
实验8一阶系统参数辨识
8.1实验目的
8.2实验原理
8.3实验步骤
8.4实验报告
实验9二阶系统的阶跃响应
9.1实验目的
9.2实验原理
9.3实验步骤
9.4实验报告
实验10PD控制
10.1实验目的
10.2实验原理
10.3实验步骤
10.4实验报告
实验11速度控制系统的超前校正
11.1实验目的
11.2实验原理
11.3实验步骤
11.4实验报告
实验12频率响应建模
12.1实验目的
12.2实验原理
12.3实验步骤
12.4实验报告
实验13开放实验——状态空间建模与验证
13.1实验目的
13.2实验原理
13.3实验步骤
13.4实验报告
附录AQUBE-Servo 2系统硬件及安装
A.1系统硬件
A.2系统安装
英文部分
Part OneMass-Spring-Damping Mechanical Vibration Experimental System
Ⅰ.1Experimental Hardware System
Ⅰ.2Experimental Software System
Experiment 1Parameter Identification
1.1Experimental Purpose
1.2Experimental Principle
1.3Experimental Procedure
1.4Experimental Report
Experiment 2Mathematical Modeling and Simulation of Second-order System
2.1Experimental Purpose
2.2Experimental Principle
2.3Experimental Procedure
2.4Experimental Report
Experiment 3PID Control
3.1Experimental Purpose
3.2Experimental Principle
3.3Rigid Structure PID Control
3.4Flexible PID Control
3.5Experimental Report
Experiment 4Open Experiment——Free Vibration Modal Analysis of Two-Degree-of-
Freedom System
Part TwoQuanser QUBE-Servo 2 Experimental System
Ⅱ.1Experimental Hardware System
Ⅱ.2Experimental Software System
Experiment 5System Integration Experiment
5.1Experimental Purpose
5.2Experimental Principle
5.3Experimental Procedure
5.4Experimental Report
Experiment 6Filtering Experiment
6.1Experimental Purpose
6.2Experimental Principle
6.3Experimental Procedure
6.4Experimental Report
Experiment 7Modeling and Verification of Servo Motor System
7.1Experimental Purpose
7.2Experimental Principle
7.3Experimental Procedure
7.4Experimental Report
Experiment 8Parameter Identification of First-Order System
8.1Experimental Purpose
8.2Experimental Principle
8.3Experimental Procedure
8.4Experimental Report
Experiment 9Step Response of Second-Order System
9.1Experimental Purpose
9.2Experimental Principle
9.3Experimental Procedure
9.4Experimental Report
Experiment 10PD Control
10.1Experimental Purpose
10.2Experimental Principle
10.3Experimental Procedure
10.4Experimental Report
Experiment 11Lead Correction of Speed Control System
11.1Experimental Purpose
11.2Experimental Principle
11.3Experimental Procedure
11.4Experimental Report
Experiment 12Frequency Response Modeling
12.1Experimental Purpose
12.2Experimental Principle
12.3Experimental Procedure
12.4Experimental Report
Experiment 13Open Experiment——State Space Modeling and Verification
13.1Experimental Purpose
13.2Experimental Principle
13.3Experimental Procedure
13.4Experimental Report
Appendix AQUBE-Servo 2 System Hardware and Installation
A.1System Hardware
A.2System Setup
参考文献