篇  基礎實驗

第1章  自動控制繫統的時域分析

1.1  基礎知識

1.1.1  一階繫統的階躍響應

1.1.2  二階繫統的階躍響應

1.1.3  高階繫統的動態響應

1.1.4  自動控制繫統的代數穩定判據

1.1.5  穩態誤差

1.2  【實驗一】控制繫統典型環節的模擬

1.2.1  實驗目的

1.2.2  實驗設備

1.2.3  實驗原理

1.2.4  實驗內容

1.3  【實驗二】一階繫統的時域響應及參數測定

1.3.1  實驗目的

1.3.2  實驗設備

1.3.3  實驗原理

1.3.4  實驗內容

1.4  【實驗三】二階繫統的暫態響應分析

1.4.1  實驗目的

1.4.2  實驗設備

1.4.3  實驗原理

1.4.4  實驗內容

1.5  【實驗四】三階繫統的暫態響應及穩定性分析

1.5.1  實驗目的

1.5.2  實驗設備

1.5.3  實驗原理

1.5.4  實驗內容

1.6  【實驗五】控制繫統的穩態誤差分析

1.6.1  實驗目的

1.6.2  實驗設備

1.6.3  實驗原理

1.6.4  實驗內容

自動控制原理綜合實驗教程

第2章  根軌跡法

2.1  基礎知識

2.1.1  根軌跡法的基本概念

2.1.2  根軌跡的繪制法則

2.1.3  零度根軌跡

2.1.4  根軌跡法分析繫統的動態特性

2.2  【實驗六】零極點對繫統性能的影響

2.2.1  實驗目的

2.2.2  實驗設備

2.2.3  實驗原理

2.2.4  實驗內容

第3章  頻率法

3.1  基礎知識

3.1.1  頻率特性的基本概念

3.1.2  頻率特性的表示方法

3.1.3  典型環節的頻率特性

3.1.4  開環頻率特性

3.1.5  奈奎斯特穩定判據

3.1.6  閉環頻率特性

3.1.7  繫統動態性能與頻率特性的關繫

3.2  【實驗七】慣性環節頻率特性的測試

3.2.1  實驗目的

3.2.2  實驗設備

3.2.3  實驗原理

3.2.4  實驗內容

3.3  【實驗八】線性繫統頻率特性的測試

3.3.1  實驗目的

3.3.2  實驗設備

3.3.3  實驗原理

3.3.4  實驗內容

第4章  控制繫統的校正

4.1  基礎知識

4.1.1  基本校正方法

4.1.2  串聯校正

4.1.3  反饋校正

4.1.4  復合校正

4.2  【實驗九】PID控制器的動態特性

4.2.1  實驗目的

4.2.2  實驗設備

4.2.3  實驗原理

4.2.4  實驗內容

4.3  【實驗十】控制繫統的動態校正

4.3.1  實驗目的

4.3.2  實驗設備

4.3.3  實驗原理

4.3.4  實驗內容

第5章  非線性繫統分析

5.1  基礎知識

5.2  【實驗十一】典型非線性環節的模擬

5.2.1  實驗目的

5.2.2  實驗設備

5.2.3  實驗原理

5.2.4  實驗內容

第6章  線性離散繫統

6.1  基礎知識

6.1.1  線性離散繫統的基本概念

6.1.2  離散時間函數的數學表達式及采樣定理

6.2  【實驗十二】信號的采樣與恢復

6.2.1  實驗目的

6.2.2  實驗設備

6.2.3  實驗原理

6.2.4  實驗內容

第二篇  繫統實驗

第7章  基於NI ELVIS Ⅱ的控制繫統設計

7.1  NI ELVIS Ⅱ虛擬教學平臺

7.1.1  NI ELVIS Ⅱ的硬件平臺

7.1.2  NI ELVIS Ⅱ的虛擬儀器

7.2  基於NI ELVIS Ⅱ的數據采集

7.2.1  常用DAQmx API函數

7.2.2  模擬信號的輸入

7.2.3  模擬信號的輸出

7.3  【實驗一】旋轉運動控制繫統的設計

7.3.1  實驗目的

7.3.2  實驗設備

7.3.3  實驗原理

7.3.4  實驗內容

第8章  單自由度垂直起降飛行器控制繫統的設計

8.1  QNET 2.0   VTOL實驗板簡介

8.1.1  QNET 2.0   VTOL實驗板介紹

8.1.2  QNET 2.0   VTOL實驗板常見問題

8.2  【實驗二】單自由度垂直起降飛行器控制繫統的設計

8.2.1  實驗目的

8.2.2  實驗設備

8.2.3  實驗原理

8.2.4  實驗內容

第9章  一階旋轉倒立擺控制繫統的設計

9.1  QNET Rotary Inverted Pendulum實驗板簡介

9.1.1  QNET Rotary Inverted Pendulum實驗板介紹

9.1.2  QNET Rotary Inverted Pendulum實驗板常見問題

9.2  【實驗三】一階旋轉倒立擺控制繫統的設計

9.2.1  實驗目的

9.2.2  實驗設備

9.2.3  實驗原理

9.2.4  實驗內容

第三篇  常用儀器設備使用及實驗報告

第10章  實驗中常用儀器設備的使用

10.1  自動控制原理電路板

10.2  數字萬用表

10.3  數字存儲示波器

10.3.1  硬件入門

10.3.2  示波器的基礎功能

10.3.3  示波器的高級功能

10.3.4  示波器Web界面

第11章  實驗報告

11.1  實驗要求

11.1.1  實驗要求及評分標準

11.1.2  實驗調試及測試數據處理

11.2  基礎實驗報告

11.2.1  【實驗一】控制繫統典型環節的模擬

11.2.2  【實驗二】一階繫統的時域響應及參數測定

11.2.3  【實驗三】二階繫統的暫態響應分析

11.2.4  【實驗四】三階繫統的暫態響應及穩定性分析

11.2.5  【實驗五】控制繫統的穩態誤差分析

11.2.6  【實驗六】零極點對繫統性能的影響

11.2.7  【實驗七】慣性環節頻率特性的測試

11.2.8  【實驗八】線性繫統頻率特性的測試

11.2.9  【實驗九】PID控制器的動態特性

11.2.10  【實驗十】控制繫統的動態校正

11.2.11  【實驗十一】典型非線性環節的模擬

11.2.12  【實驗十二】信號的采樣與恢復

11.3  繫統實驗報告

11.3.1  【實驗一】旋轉運動控制繫統的設計

11.3.2  【實驗二】單自由度垂直起降飛行器控制繫統的設計

11.3.3  【實驗三】一階旋轉倒立擺控制繫統的設計

11.4  常用儀器設備使用預習報告

參考文獻

“自動控制原理”是自動化及相關專業的基礎課，為提高學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，各院校近年來都在積極推進實驗教學改革。隨著信息化、數字化時代邁向智能化時代，計算機仿真技術、虛擬仿真技術、AR/VR技術、網絡技術等都為改進實驗提供了新的技術環境。
為了幫助廣大讀者更好地掌握和理解“自動控制原理”中有關自動控制繫統的基本原理、自動控制繫統的分析與設計方法，理論聯繫實際，也為了使學生可以感受時代的氣息，提高做實驗的興趣，我們優選了傳統模擬仿真實驗，利用網絡技術、虛擬仿真技術開發了線上實驗操作內容，同時編寫了這本與《自動控制原理》（王建輝、顧樹生主編，楊子厚主審）配套使用的《自動控制原理綜合實驗教程》。
考慮到本書是與《自動控制原理》（全國高等學校自動化專業繫列教程）完全對應，所以在書中隻針對有具體實驗操作的章節，給出需要加深理解的章節要點，相應的基本概念、基本方法等在《自動控制原理》中已有詳細講解，本書不加贅述。
本書由王建輝、王彥婷主編。其中，王彥婷負責第1、4、7章，李鴻儒負責第2章，方小柯負責第3章，徐林負責第5章，張羽負責第6章，王建輝負責第8章，鄭艷負責第9章，陳姝雨負責第10章，梁岩負責第11章。全書由王彥婷整理並校對。
本書的實驗內容開發得到很多行業專家的指導，包括美國國家儀器公司的劉洋工程師，瀋陽實拓科技有限公司的王帥工程師等。在編寫過程中參考並汲取了許多院校專家的著作和經驗，我們的碩士研究生林治富、李弟等在本書的錄入、畫圖、校對等過程中做了很多工作，在此表示感謝！
由於編者水平有限，不足之處在所難免，敬請廣大讀者諒解並予以指正，我們將不勝感激！

編者
2020年1月於瀋陽