自动控制原理实验教程

　　《自动控制原理实验教程》根据《全国高等学校自动化专业系列教材》编委会制定的“自动控制原理实验教程”大纲，配合大多数高等理工科院校“自动控制原理”课程教材的基本内容和教学要求编写的，也兼顾了非自动化专业本科生、硕士研究生的教学要求。书中首先简单介绍自动控制原理的基础知识和实验的基本方法，系统地讲解了自动控制系统的模拟计算机仿真、数字计算机仿真和混合计算机仿真，紧密结合“自动控制原理”课程的基本内容，设计出多个验证性和设计性实验单元。为了加强工程训练和综合应用能力的培养，还着重安排了综合性实验单元。最后介绍了虚拟仪器技术在自动控制原理实验中的应用。书中各部分内容保持了相对的独立性，以便不同的学校根据实验设备与实验课时选用。《自动控制原理实验教程》可作为高等学校本科生、专科生及成人教育、继续教育学生学习自动控制原理和进行自动控制原理实验的教材，也可作为非自动化专业硕士研究生的参考书。

　　程鹏，男，1938年9月出生，1962年毕业于北京大学数学力学系（六年制本科）。北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院教授，控制理论与控制工程学科博士生导师。北京市优秀教师，享受政府特殊津贴。长期主讲“自动控制原理”、“线性系统理论”、“最优控制理论”等课程。主持北航“自动控制原理”国家精品课程建设工作。教学工作曾获北京市高等教育教学成果一等奖。出版有《自动控制原理》、《线性系统理论》等十余本书籍。曾获航空工业部优秀教材二等奖、国家教委全国高等学校优秀教材奖。主编的教材《自动控制原理》、《现代控制理论基础》被评为北京市高等教育精品教材。主要研究领域为线性系统理论、多变量系统理论、鲁棒控制和飞行器控制，以国家自然科学基金、航空科学基金等应用基础类型的研究为主。在学术会议和核心刊物上发表论文70余篇。

第1章　基础知识
　1.1　线性定常系统概述
1.1.1 线性定常系统的数学模型和基本性质
1.1.2　线性定常系统的基本动力学特性
1.1.3　线性定常系统的典型结构
1.1.4　系统的稳定性分析
　1.2　线性定常系统的品质分析
1.2.1　单位阶跃响应的性能指标
1.2.2　系统稳态误差分析
1.2.3 闭环频率特性和系统阶跃响应的关系
1.2.4 开环频率特性和系统阶跃响应的关系
1.2.5　根轨迹方法
1.2.6　系统的校正方法
　1.3　线性定常系统的状态空间方法
1.3.1 线性定常系统的状态空间模型
1.3.2　单输人系统的可控性
1.3.3　单输出系统的可观测性
1.3.4　传递函数的动态方程实现
1.3.5　状态反馈和极点配置
1.3.6　全维状态观测器
1.3.7　系统稳定性分析
　1.4　采样系统理论
1.4.1　采样过程和采样定理
1.4.2　零阶保持器
1.4.3　脉冲传递函数
1.4.4　采样系统的稳定性
1.4.5 闭环极点与瞬态响应之间的关系
1.4.6 稳态误差
1.4.7　最小拍无差系统
　1.5　非线性系统分析
1.5.1　相平面法基础
1.5.2　线性系统的相轨迹
1.5.3　相轨迹作图
1.5.4 由相平面求时间解
1.5.5　非线性系统相平面分析
1.5.6　非线性系统的描述函数分析
　本章思考题
第2章 实验基本理论和方法
2.1　概述
2.2　典型的测试信号
2.3　控制系统动态特性的基本测试方法
2.3.1 控制系统动态特性的时域测试法
2.3.2　控制系统动态特性的频域测试法
2.4 实验调试及测试数据处理
2.4.1 测量
2.4.2　误差的定义和分类
2.4.3　实验结果的处理
2.5 实验要求
2.5.1 预习要求
2.5.2 实验要求
2.5.3　实验报告要求
本章思考题
第3章 自动控制系统的模拟计算机仿真
3.1 概述
3.2 自动控制原理模拟机的组成
3.2.1　组成运算部件的基本原理
3.2.2　主要运算部件
3.3　典型环节的模拟
3.3.1 比例环节
3.3.2 积分环节
3.3.3 微分环节
3.3.4　惯性环节
3.3.5 比例积分环节
3.3.6 比例微分环节
　　……
第4章　自动控制系统的数字计算工机仿真
第5章　自动控制系统的混合计算工机仿真
第6章　实验单元
第7章　典型自动控制系统的综合实验
第8章　虚拟仪器的应用
参考文献