《自动控制理论实验和习题集》

第一章 引论1

第一节 控制系统的两种基本形式1

第二节 自动控制理论研究的问题1

实验2

实验1-1 直流电动机调速系统的演示实验2

实验1-2 水位控制系统的演示实验3

第二章 线性系统的数学模型6

第一节 描述线性系统的输入与输出关系的数学模型6

第二节 线性系统典型环节的数学模型7

第三节 典型环节的模拟10

第四节 根据时域响应确定数学模型15

第五节 系统的方框图和信号流程图19

第六节 状态变量描述21

例题与解答22

习题36

实验46

实验2-1 小功率直流电动机-测速发电机组的阶跃响应和数学模型测定46

实验2-2 晶闸管供电的直流电动机-测速发电机组的阶跃响应和数学模型测定48

实验2-3 无源电路的阶跃响应和数学模型测定49

实验2-4 比例环节的模拟及其阶跃响应测定50

实验2-5 比例微分环节的模拟及其阶跃响应测定51

实验2-7 典型环节时域响应的数字仿真53

实验2-8 控制系统数学模型的转换55

第一节 线性系统的稳定性57

第二节 赫尔维茨稳定判据与劳斯稳定判据57

第三章 控制系统的时域分析57

第三节 控制系统的暂态响应58

实验2-6 惯性环节．积分环节和比例积分环节的模拟及其阶跃响应测定59

第四节 控制系统的稳态误差60

第五节 控制系统数学模型中的小参量61

例题与解答62

习题78

实验89

实验3-1 二阶控制系统的模拟及其时域响应89

实验3-2 二阶控制系统时域响应的数字仿真90

实验3-3 高阶系统时域响应的数字仿真92

实验3-4 控制系统的稳定性94

实验3-5 控制系统临界开环增益与参量的关系96

实验3-6 开环和闭环控制系统中小参量的处理96

实验3-7 控制系统的稳态响应99

第一节 绘制根轨迹的规则102

第四章 根轨迹法102

第二节 参数根轨迹的绘制103

第三节 零度根轨迹的绘制104

第四节 迟后系统根轨迹的绘制105

例题与解答106

习题127

实验135

实验4-1 绘制控制系统的根轨迹135

第六章 自动控制系统的校正139

实验4-2 绘制含有迟后环节系统的根轨迹140

实验4-3 绘制控制系统的参数根迹轨141

第五章 控制系统的频域分析143

第一节 系统的频域响应和频率特性143

第二节 理想的和模拟的典型环节频率特性144

第三节 奈奎斯特稳定判据149

第四节 系统频域特性与时域响应的关系150

第五节 由频率特性确定传递函数152

例题与解答153

习题170

实验178

实验5-1 无源电路频率特性的测试178

实验5-2 模拟比例微分环节频率特性的测试179

实验5-3 模拟比例环节、惯性环节和积分环节频率特性的测试181

实验5-4 模拟振荡环节频率特性的测试182

实验5-5 从奈氏判据确定控制系统的临界开环增益及相对稳定性182

实验5-6 频率特性的计算机绘制184

第一节 线性系统基本控制规律与常用的校正装置189

第二节 用根轨迹法确定校正装置191

第三节 用频率特性法确定校正装置192

第四节 反馈和前馈复合控制193

第五节 控制系统校正装置设计的若干实际问题193

例题与解答196

习题212

实验217

实验6-1 控制系统数学模型管化与近似217

实验6-2 系统内环传递函数简化与近似218

实验6-3 传递函数零、极点对消的模拟实验220

实验6-4 控制系统串联校正的模拟实验222

实验6-6 控制系统串联校正的计算机辅助分析227

实验6-7 控制系统并联校正的计算机辅助分析227

第一节 非线性系统的特征229

第七章 非线性系统的分析229

第二节 分析非线性系统的相平面法230

第三节 非线性特性的描述函数和分析非线性系统的谐波平衡法231

例题与解答240

习题258

实验264

实验7-1 二阶线性和非线性系统的规轨迹和时域响应264

实验7-2 典型非线性环节的模拟265

实验7-3 非线性系统时域响应的计算机仿真267

实验7-4 用相平面法分析非线性系统271

实验6-5 控制系统并联校正的模拟实验274

实验7-5 用谐波平衡法??非线性系统275

实验7-6 非线性系统的模拟实验276

第一节 采样系统的数学模型279

第八章 采样控制系统279

第二节 采样系统分析281

第三节 采样系统的校正283

例题与解答285

习题299

实验302

实验8-1 采样控制系统的模拟实验302

实验8-2 采样控制系统时域响应的计算机仿真303

习题参考答案308

附录327

附录A “自动控制理论计算机辅助分析实验”软盘使用说明327

附录B 关于计算步长的选择和数值稳定性问题328

参考文献329