本書圍繞機械工程自動控制學科教學主線構建實驗教學體系，包括基本認知實驗、系統(tǒng)建模實驗、系統(tǒng)分析實驗、控制系統(tǒng)設計實驗等，在現(xiàn)有實驗設備基礎上進行工作臺位置控制實驗、磁懸浮控制實驗、模擬電路控制實驗等物理實驗的同時，開展計算機虛擬實驗。
全書共7章，主要內(nèi)容包括自動控制系統(tǒng)認知、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述、線性系統(tǒng)的時域分析方法、線性系統(tǒng)的頻域分析方法、線性系統(tǒng)的根軌跡分析方法、控制器設計實驗、機器視覺實驗等。
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2012.2 2012.5 英國 謝菲爾德大學 訪問學者
2016.1 至今 沈陽 東北大學 教授
目錄
第1章自動控制系統(tǒng)認知1
1.1引言1
1.2簡易磁懸浮系統(tǒng)2
1.2.1磁懸浮系統(tǒng)的組成
1.2.2磁懸浮系統(tǒng)的工作原理2
1.3直流電動機控制系統(tǒng)3
1.3.1直流電動機控制系統(tǒng)的組成3
1.3.2直流電動機控制系統(tǒng)的工作原理4
1.4工作臺位置控制系統(tǒng)4
14.1工作臺位置控制系統(tǒng)的組成4
1.4.2工作臺位置控制系統(tǒng)的工作原理4
1.5三自由度數(shù)控平臺5
1.5.l三自由度數(shù)控平臺的組成5
1.5.2三自由度數(shù)控平臺的工作原理6
1.6球桿系統(tǒng)7
1.6.1球桿系統(tǒng)的組或8
1.6.2球桿系統(tǒng)的工作原理8
1.7平面倒立擺系統(tǒng)8
1.7.1平面倒立擺系統(tǒng)的組成8
1.7.2平面倒立擺系統(tǒng)的工作原理9
1.8基于視覺的自動分揀系統(tǒng)9
1.8.1系統(tǒng)的結(jié)構組成9
1.8.2系統(tǒng)的工作原理10
1.9虛擬實驗基礎MATLAB/Simulink12
1.9.1MATLAB的操作界面2
1.9.2MATLAB的幫助界面13
1.9.3MATLAB定義的常用特殊變量13
1.9.4MAILAB操作的注意事項13
1.9.5Simulink簡介14
1.10思考題15
第2章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述16
2.1引言16
2.2工作臺位置控制系統(tǒng)建模16
2.3球-桿系統(tǒng)建模19
2.3.1控制對象的動力學方程19
2.3.2電氣模型20
2.4簡易磁懸浮系統(tǒng)建模21
2.4.1控制對象的動力學方程21
2.4.2系統(tǒng)的電磁力模型22
2.4.3電磁鐵中控制電壓和電流的模型23
2.4.4功率放大器模型24
2.4.5系統(tǒng)平衡的邊界條件24
2.4.6系統(tǒng)方程的播述24
2.5虛擬實驗/機械工程控制系統(tǒng)的數(shù)學模型25
2.5.1實驗目的25
2.5.2實驗內(nèi)容23
2.6思考題27
第3章線性系統(tǒng)的時域分析方法28
3.1引言28
3.2典型環(huán)節(jié)的時域響應28
3.2.1比例環(huán)節(jié)(P)28
3.2.2積分環(huán)節(jié)(T)31
3.2.3比例積分環(huán)節(jié)(PI)33
3.2.4比例微分環(huán)節(jié)(PD)35
3.2.5比例積分微分環(huán)節(jié)(PID)37
3.2.6典型一階系統(tǒng)(慣性環(huán)節(jié))40
3.2.7典型二階系統(tǒng)(振蕩環(huán)節(jié))42
3.2.8典型三階系統(tǒng)45
3.3工作臺位置控制系統(tǒng)的時域分析48
3.3.1工作臺位置控制系統(tǒng)的脈沖響應48
3.3.2工作臺位置控制系統(tǒng)的階躍響應49
3.3.3工作臺位置控制系統(tǒng)的斜坡響應50
3.4虛擬實驗/機械工程控制系統(tǒng)的時域分析51
3.4.1實驗目的51
3.4.2實驗內(nèi)容51
3.5思考題55
第4章線性系統(tǒng)的頻域分析方法56
4.1引言56
4.2模擬電路的Bode圖測量實驗56
4.3工作臺位置控制系統(tǒng)的正弦信號響應60
4.4虛擬實驗/機械工程控制系統(tǒng)的頻域分析62
4.4.1實驗目的62
4.4.2實驗內(nèi)容62
4.5思考題66
第5章線性系統(tǒng)的根軌跡分析方法67
5.1引言67
5.2線性系統(tǒng)的根軌跡分析70
5.3虛擬實驗/機械工程控制系統(tǒng)的根軌跡分析70
5.3.1實驗目的70
5.3.2實驗內(nèi)容70
5.4思考題74
第6章控制器設計實驗76
6.1引言76
6.2溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)設計實驗76
6.2.1模擬PID濕度閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖78
6.2.2控制系統(tǒng)的模擬電路圖78
6.2.3實驗步驟79
6.3球-桿系統(tǒng)的PID控制實驗81
6.3.1概述81
6.3.2球-桿系統(tǒng)的Р控制實驗85
6.3.3球-桿系統(tǒng)的PD控制實驗86
6.3.4球-桿系統(tǒng)的PID控制實驗87
6.4球-桿系統(tǒng)的根軌跡控制實驗88
6.4.1球-桿系統(tǒng)的根軌跡繪制88
6.4.2根軌跡校正89
6.4.3根軌跡校正實驗92
6.5工作臺位置的PID控制實驗93
6.6虛擬實驗/機械工程控制系統(tǒng)的設計與校正94
6.6.1實驗目的94
6.6.2實驗內(nèi)容94
6.7思考題109
第7章機器視覺實驗110
7.1引言110
7.2基于可變形定位技術在線包裝檢測110
7.2.1應用簡介110
7.2.2實驗原理110
7.2.3算法邏輯流程圖112
7.2.4軟硬件操作步驟112
7.3在線劃痕檢測125
7.3.1應用簡介125
7.3.2實驗原理129
7.3.3―算法逆輯流程圖128
7.3.4軟硬件操作步驟128
7.4在線印刷缺陷檢測134
7.4.1應用簡介134
7.4.2實驗原理134
7.4.3算法邏輯流程圖137
7.4.4軟硬件操作步驟137
7.5二維碼識別143
7.5.1應用簡介143
7.5.2實驗原理143
7.5.3算法邏輯流程圖146
7.5.4軟硬件操作146
參考文獻148
附錄—149
附錄二149
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