自动控制理论与应用实验指导电子书

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前言

PREFACE

目录

第1章 概述

Chapter 1 Introduction

第2章 二阶系统数学建模实验

Chapter 2 Mathematical Modeling Experiments for Second-order System

2.1 便携式单自由度机械臂的数学建模原理

2.1 The Principle of Model-ing in POFR-Arm

2.2 单自由度机械臂系统的数学建模实验

2.2 Mathematical Modeling Demonstration Experiments of POFR-Arm

2.2.1 直流电动机的参数辨识实验

2.2.1 DC Motor Parameter Identification Experiment

2.2.2 电动机的阶跃响应实验

2.2.2 Experiment on Motor StepResponse

2.3 实验指导书

2.3 Experiment Instruction

2.4 实验报告要求

2.4 Requirements for The Experiment Report

2.5 实验注意事项

2.5 Experiment Notes

第3章 控制系统的根轨迹校正实验

Chapter 3 Root Locus Compensation Experimentsfor Control System

3.1 被控对象的传递函数与根轨迹图分析

3.1 Analysis for the Transfer Function and Root Locus of The Plant

3.2 根轨迹超前校正系统设计与实验

3.2 System Design andExperiment of Root Locus Lead Compensation

3.3 根轨迹滞后校正设计与实验

3.3 System Design and Experiment of Root Locus Lag Compensation

3.4 实验指导书

3.4 Experiment Instruction

3.5 实验报告要求

3.5 Requirements of The Experiment Report

第4章 频率法校正实验

Chapter 4 FrequencyCompensation Experiment

4.1 串联超前校正实验

4.1 Experiment of SeriesLead Compensation

4.2 串联滞后校正实验

4.2 Experiment of Series LagCompensation

4.3 实验指导书

4.3 Experiment Instruction

4.4 实验报告要求

4.4 Requirements of the Experiment Report

4.5 实验注意事项

4.5 Experiment Notes

第5章 极点配置实验

Chapter 5 Pole AssignmentExperiment

5.1 极点配置原理简介

5.1 Pole Assignment PrincipleIntroduction

5.2 单自由度机械臂极点配置对改善控制系统性能的分析

5.2 Analysis of the POFR-Arm Poles Assignment to Improve System Performance

5.2.1 单自由度机械臂系统的状态空间模型

5.2.1 State Space Model of thePOFR-Arm System

5.2.2 检查系统的能控性与极点配置条件

5.2.2 Check the Condition of Controllability and Pole Assignment

5.3 实验指导书

5.3 Experiment Instruction

5.4 实验报告要求

5.4 Requirements of the Experiment Report

5.5 实验注意事项

5.5 Experiment Notes

第6章 PID控制器设计实验

Chapter 6 Design Experimentof PID Controller

6.1 PID控制器的数学模型分析

6.1 Analysis on MathematicalModel of PID Controller

6.2 PID控制器设计实验

6.2 Design Experiment ofPID Controller

6.2.1 比例（P）控制实验

6.2.1 Proportional（P）ControlExperiment

6.2.2 比例微分（PD）控制实验

6.2.2 Proportional Derivative（PD）Control Experiment

6.2.3 比例积分（PI）控制实验

6.2.3 Proportional Integral（PI）Control Experiment

6.2.4 比例积分微分（PID）控制实验

6.2.4 Proportional Integral Differential（PID）Control Experiment

6.3 实验指导书

6.3 Experiment Instruction

6.4 实验报告要求

6.4 Requirements for the Experiment Report

6.5 实验注意事项

6.5 Experiment Notes

第7章 线性二次型最优控制算法（LQR）控制器的设计及实现

Chapter 7 The Linear Quadratic Regulator Optimal Control Algorithm（LQR）ControllerExperiment

7.1 理论分析

7.1 The Theoretical Analysis

7.1.1 线性二次型最优控制原理

7.1.1 The LQR Optimal ControlTheory

7.1.2 LQR控制算法

7.1.2 LQR Control Algorithm

7.2 LQR控制器的仿真

7.2 The Simulation of LQRController

7.2.1 权值Q对系统响应的影响

7.2.1 Weight Q’s Influence onThe System Responses

7.2.2 消除稳态误差

7.2.2 Eliminate the Steady-StateError

7.3 LQR控制器的实际控制

7.3 The Actual Control of LQR Controller

7.4 实验步骤

7.4 The Experimental Steps

7.5 实验指导书

7.5 Experiment Instruction

7.6 实验报告要求

7.6 Requirements for the Experiment Report

第8章 针对球杆系统的模糊控制器设计实验

Chapter 8 Fuzzy Controller Design for Ball-beam System

8.1 球杆系统简介

8.1 Introduction to Ball-beam System

8.1.1 球杆系统组成

8.1.1 Structure of Ball-beam System

8.1.2 球杆系统控制结构

8.1.2 The Structure of Ball-beam System

8.2 球杆系统的数学模型建立

8.2 The Modelling of Ball-beam System

8.2.1 建模方法的选择

8.2.1 The Analysis of Modelling Methods

8.2.2 球杆系统的相关参数

8.2.2 The Parameters of Ball-beam System

8.2.3 拉格朗日方法建立球杆系统数学模型

8.2.3 Modelling of Ball-beam System by Lagrange Method

8.2.4 球杆系统模型分析

8.2.4 Ball-beam System Modelling Analysis

8.3 模糊控制器设计

8.3 Fuzzy Controller Design

8.3.1 模糊控制器组成及原理

8.3.1 The Component and Principle of Fuzzy Controller

8.3.2 球杆系统模糊控制器设计与实验

8.3.2 The Design and Experiment of Fuzzy Controller for Ball-beam System

8.3.3 球杆系统模糊控制器实现

8.3.3 The Realize of Ball-beam System Fuzzy Controller

8.3.4 球杆系统模糊控制器改进与仿真

8.3.4 Improvement and Simulation of The Ball-beam Fuzzy Controller

8.4 球杆系统实际控制实验

8.4 The Physical Control Experiment of Ball-beam System

8.5 本章小结

8.5 Summary

第9章 神经网络PID控制器的设计实验

Chapter 9 BP-PID Controller Design and Experiment

9.1 神经网络控制

9.1 Neural Network Control（NNC）

9.1.1 神经网络控制理论

9.1.1 The Methodology of NNC

9.1.2 BP-PID控制器设计

9.1.2 The Design of BP-PID Controller

9.2 BP-PID控制器结构和算法

9.2 BP-PID Controller Str-ucture and Algorithm

9.2.1 BP-PID控制器结构

9.2.1 BP-PID Controller Structure

9.2.2 BP-PID的控制算法

9.2.2 BP-PID Control Algorithm

9.2.3 采用BP-PID控制器的收敛性和稳定性分析

9.2.3 Convergence and Stability Analysis of BP-PID Controller

9.3 BP-PID控制器的算法设计与仿真

9.3 BP-PID Controller Design and Simulation

9.4 本章小结

9.4 Summary

第10章 基于遗传算法的控制器设计实验

Chapter 10 Design ofController Experiment withGA Method

10.1 球杆系统建模

10.1 Modeling of Ball-beam System

10.1.1 球杆机械系统的动态方程

10.1.1 The Dynamic Equationof Mechanism of Ball-beam System

10.1.2 球杆角度的动态方程

10.1.2 The Dynamic Equation of Beam Angle

10.1.3 球杆系统的数学模型

10.1.3 The Model of Ball-beam System

10.2 卡尔曼滤波器设计

10.2 Kalman Filter Design

10.3 控制器设计

10.3 Controller Design

10.4 本章小结

10.4 Summary

参考文献

References