計算機仿真技術(shù)與CAD

內(nèi)容概要

　　本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。全書全面論述控制系統(tǒng)計算機仿真的基本概念和原理，系統(tǒng)介紹了當前國際控制界最為流行的面向工程與科學計算的高級語言MATLAB及其動態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink，并以最新版MATLAB/Simulink為平臺，詳細闡述控制系統(tǒng)的數(shù)學模型及其轉(zhuǎn)換、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真方法、控制系統(tǒng)的計算機輔助分析與設(shè)計；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)計方法。本書取材先進實用，講解深入淺出，各章均有大量的例題，并提供了相應的仿真程序，便于讀者掌握和鞏固所學知識。
　　本書可作為高等院校自動化專業(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，工學博士，太原理工大學教授，研究生導師。主要研究方向為預測控制、智能控制理論及其應用等。主持和參研完成國家或省部級的科研與工程項目8項。在國內(nèi)主要期刊及會議上公開發(fā)表論文30余篇。主編出版高等學校規(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"國家級規(guī)劃教材，《現(xiàn)代控制理論》2009年被評為國家級精品教材。主講《自動控制理論》、《現(xiàn)代控制理論》、《最優(yōu)控制理論》、《過程控制系統(tǒng)》、《計算機仿真技術(shù)與CAD》和《智能控制及其MATLAB實現(xiàn)》等課程，其中《自動控制理論》2009年被評為山西省精品課程。帶領(lǐng)教學團隊2010年獲山西省教學成果一等獎。

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 動態(tài)仿真集成環(huán)境——Simulink
第7章 控制系統(tǒng)的計算機輔助分析
第8章 控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計
第9章 基于MATLAB工具箱的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計
第10章 Simulink的擴展工具——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

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)計在第7章和第8章中分別介紹了利用MATLAB對控制系統(tǒng)進行分析和設(shè)計的函數(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)計工具。該工具包含了豐富的線性系統(tǒng)分析和設(shè)計函數(shù)，并以線性時不變（LinearTime-Invariant，LTI）對象為基本數(shù)據(jù)類型，對線性時不變系統(tǒng)進行操作與控制。它能夠完成系統(tǒng)的時域和頻域分析，用戶可以設(shè)計與分析控制系統(tǒng)；然后使用Simulink對所設(shè)計的控制系統(tǒng)進行仿真分析，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)計的任務，大大提高分析和設(shè)計的效率。在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計中，線性系統(tǒng)的設(shè)計、分析與實現(xiàn)具有重要的地位，因為對大多數(shù)的非線性控制系統(tǒng)，可以在工作點附近將其進行線性化，最終按線性控制系統(tǒng)進行設(shè)計分析。但是當系統(tǒng)的非線性特性較強時，就需要采用其他方法對非線性系統(tǒng)控制器進行優(yōu)化設(shè)計和仿真。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)計和分析提供了有效的手段。下面將對MATIAB中的控制系統(tǒng)工具箱（ControlSystemsToolbox）、SignalConstraint模塊和NCDOutport模塊予以詳細介紹。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。該工具箱對控制系統(tǒng)，尤其是線性時不變系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計提供了一個完整的解決方案。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?？刂葡到y(tǒng)工具箱中的大部分函數(shù)同時支持離散時間系統(tǒng)和連續(xù)時間系統(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)、零極點增益模型，并可實現(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；可通過多種方式實現(xiàn)連續(xù)時間系統(tǒng)的離散化，離散時間系統(tǒng)的連續(xù)化及重采樣。2.系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)工具箱可計算系統(tǒng)的各種特性。如系統(tǒng)的能控性和能觀測性矩陣、傳遞零點、Lyapunov方程；時域特性，如超調(diào)量、峰值時間、上升時間和調(diào)整時間等；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)的標準型實現(xiàn)、系統(tǒng)的最小實現(xiàn)、均衡實現(xiàn)、降階實現(xiàn)及輸入延時的Pad宅估計。

編輯推薦

《計算機仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)(第3版)》是自動化專業(yè)精品教材，優(yōu)秀暢銷書之一。《計算機仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)(第3版)》具有如下特點：符合規(guī)范：根據(jù)教育部高等學校自動化專業(yè)教學規(guī)范組織編寫。內(nèi)容先進、結(jié)構(gòu)合理：全書結(jié)構(gòu)貫穿一條主線，以MATLAB為平臺，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，將MATLAB應用技術(shù)與控制理論有機地結(jié)合起來。方便教學：《計算機仿真技術(shù)與CAD:基于MATLAB的控制系統(tǒng)(第3版)》既考慮內(nèi)容的先進性，又兼顧教材內(nèi)容的穩(wěn)定性。既考慮課堂教學使用，又兼顧查閱功能。既反映先進的技術(shù)水平，又強調(diào)教學實踐的重要性，有利于學生自主學習和動手實踐能力的培養(yǎng)。各章節(jié)內(nèi)容的編排具有相對的獨立性，便于取舍，以適應不同專業(yè)、不同學時數(shù)，以及不同層次院校的教學需要。

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