計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD

內(nèi)容概要

　　本書為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。全書全面論述控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的基本概念和原理，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前國際控制界最為流行的面向工程與科學(xué)計(jì)算的高級(jí)語言MATLAB及其動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink，并以最新版MATLAB/Simulink為平臺(tái)，詳細(xì)闡述控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真方法、控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)；最后特別介紹基于圖形界面的MATLAB工具箱的線性和非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。本書取材先進(jìn)實(shí)用，講解深入淺出，各章均有大量的例題，并提供了相應(yīng)的仿真程序，便于讀者掌握和鞏固所學(xué)知識(shí)。
　　本書可作為高等院校自動(dòng)化專業(yè)和電氣信息類其他各專業(yè)本科生和研究生教材，也可作為從事自動(dòng)控制及相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的參考用書。

作者簡介

　　李國勇，男，1963年生，工學(xué)博士，太原理工大學(xué)教授，研究生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)轭A(yù)測(cè)控制、智能控制理論及其應(yīng)用等。主持和參研完成國家或省部級(jí)的科研與工程項(xiàng)目8項(xiàng)。在國內(nèi)主要期刊及會(huì)議上公開發(fā)表論文30余篇。主編出版高等學(xué)校規(guī)劃教材和專著等17部，其中5部入選普通高等教育"十一五"國家級(jí)規(guī)劃教材，《現(xiàn)代控制理論》2009年被評(píng)為國家級(jí)精品教材。主講《自動(dòng)控制理論》、《現(xiàn)代控制理論》、《最優(yōu)控制理論》、《過程控制系統(tǒng)》、《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD》和《智能控制及其MATLAB實(shí)現(xiàn)》等課程，其中《自動(dòng)控制理論》2009年被評(píng)為山西省精品課程。帶領(lǐng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)2010年獲山西省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

書籍目錄

第0章 緒論
第1章 仿真軟件——MATLAB
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換
第3章 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真
第4章 連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化的數(shù)字仿真
第5章 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真
第6章 動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境——Simulink
第7章 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析
第8章 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
第9章 基于MATLAB工具箱的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
第10章 Simulink的擴(kuò)展工具——S-函數(shù)
附錄AMATLAB函數(shù)一覽表
附錄BMATLAB函數(shù)分類索引
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：第9章 基于MATLAB工具箱的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)在第7章和第8章中分別介紹了利用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的函數(shù)，這些MATLAB控制系統(tǒng)工具箱（ControlSystemsToolbox）中的函數(shù)都是直接在MATLAB命令行窗口中執(zhí)行并顯示結(jié)果的。為了進(jìn)一步方便用戶，在MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱中也提供了一套基于圖形界面的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)工具。該工具包含了豐富的線性系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)函數(shù)，并以線性時(shí)不變（LinearTime-Invariant，LTI）對(duì)象為基本數(shù)據(jù)類型，對(duì)線性時(shí)不變系統(tǒng)進(jìn)行操作與控制。它能夠完成系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析，用戶可以設(shè)計(jì)與分析控制系統(tǒng)；然后使用Simulink對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，并在需要的情況下修改控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以達(dá)到特定的目的，從而使得用戶快速完成系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的任務(wù)，大大提高分析和設(shè)計(jì)的效率。在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析與實(shí)現(xiàn)具有重要的地位，因?yàn)閷?duì)大多數(shù)的非線性控制系統(tǒng)，可以在工作點(diǎn)附近將其進(jìn)行線性化，最終按線性控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。但是當(dāng)系統(tǒng)的非線性特性較強(qiáng)時(shí)，就需要采用其他方法對(duì)非線性系統(tǒng)控制器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真。Simulink中基于圖形界面的SignalConstraint模塊（或NCDOutport模塊）為非線性系統(tǒng)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析提供了有效的手段。下面將對(duì)MATIAB中的控制系統(tǒng)工具箱（ControlSystemsToolbox）、SignalConstraint模塊和NCDOutport模塊予以詳細(xì)介紹。9.1 控制系統(tǒng)工具箱簡介MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱，主要處理以傳遞函數(shù)為主要特征的經(jīng)典控制和以狀態(tài)空間為主要特征的現(xiàn)代控制中的問題。該工具箱對(duì)控制系統(tǒng)，尤其是線性時(shí)不變系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)提供了一個(gè)完整的解決方案。概括地說，控制系統(tǒng)工具箱具有以下幾方面的功能。1.系統(tǒng)建模控制系統(tǒng)工具箱中的大部分函數(shù)同時(shí)支持離散時(shí)間系統(tǒng)和連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，從而更易于使用。能夠建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間、傳遞函數(shù)、零極點(diǎn)增益模型，并可實(shí)現(xiàn)任意兩者之間的轉(zhuǎn)換；可通過串聯(lián)、并聯(lián)、反饋連接及更一般的框圖建模來建立系統(tǒng)的模型；可通過多種方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的離散化，離散時(shí)間系統(tǒng)的連續(xù)化及重采樣。2.系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)工具箱可計(jì)算系統(tǒng)的各種特性。如系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性矩陣、傳遞零點(diǎn)、Lyapunov方程；時(shí)域特性，如超調(diào)量、峰值時(shí)間、上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間等；頻域特性，如穩(wěn)定裕度、阻尼系數(shù)及根軌跡的增益選擇等。支持系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的最小實(shí)現(xiàn)、均衡實(shí)現(xiàn)、降階實(shí)現(xiàn)及輸入延時(shí)的Pad宅估計(jì)。

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)(第3版)》是自動(dòng)化專業(yè)精品教材，優(yōu)秀暢銷書之一?！队?jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)(第3版)》具有如下特點(diǎn)：符合規(guī)范：根據(jù)教育部高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)規(guī)范組織編寫。內(nèi)容先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理：全書結(jié)構(gòu)貫穿一條主線，以MATLAB為平臺(tái)，以目前最流行的版本MATLAB7.x和MATLAB6.x為基礎(chǔ)，從系統(tǒng)建模、系統(tǒng)仿真，到系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將MATLAB應(yīng)用技術(shù)與控制理論有機(jī)地結(jié)合起來。方便教學(xué)：《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)(第3版)》既考慮內(nèi)容的先進(jìn)性，又兼顧教材內(nèi)容的穩(wěn)定性。既考慮課堂教學(xué)使用，又兼顧查閱功能。既反映先進(jìn)的技術(shù)水平，又強(qiáng)調(diào)教學(xué)實(shí)踐的重要性，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。各章節(jié)內(nèi)容的編排具有相對(duì)的獨(dú)立性，便于取舍，以適應(yīng)不同專業(yè)、不同學(xué)時(shí)數(shù)，以及不同層次院校的教學(xué)需要。

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