基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真及應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　《基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真及應(yīng)用》共9章，主要內(nèi)容包括：MATLAB基本應(yīng)用方法及Simulink建模與仿真；基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、基于MATLAB的控制系統(tǒng)運動響應(yīng)分析、基于MATLAB的控制系統(tǒng)運動性能分析、基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)建模和仿真、基于MATLAB的控制系統(tǒng)校正；控制系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用實例——汽車防抱死制動系統(tǒng)建模與控制仿真、車輛懸架系統(tǒng)的建模和控制仿真、汽車四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)仿真。本書配套電子課件。

書籍目錄

第1章MATLAB應(yīng)用基礎(chǔ)1 1.1MATLAB簡介1 1.1.1操作界面介紹2 1.1.2幫助系統(tǒng)4 1.1.3工具箱6 1.2MATLAB基本使用方法12 1.2.1基本要素12 1.2.2應(yīng)用基礎(chǔ)14 1.2.3數(shù)值運算18 1.2.4符號運算22 1.2.5圖形表達功能25 1.2.6程序設(shè)計基礎(chǔ)33 習(xí)題137 第2章基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型39 2.1數(shù)學(xué)模型的建立39 2.1.1傳遞函數(shù)模型39 2.1.2狀態(tài)空間模型41 2.1.3零極點增益模型44 2.1.4頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)模型45 2.1.5模型參數(shù)的獲取46 2.2數(shù)學(xué)模型的相互轉(zhuǎn)換47 2.2.1連續(xù)時間模型和離散時間模型的相互轉(zhuǎn)換47 2.2.2傳遞函數(shù)模型和狀態(tài)空間模型的相互轉(zhuǎn)換48 2.2.3傳遞函數(shù)模型和零極點增益模型的相互轉(zhuǎn)換49 2.2.4狀態(tài)空間模型和零極點增益模型的相互轉(zhuǎn)換50 2.2.5離散時間系統(tǒng)的重新采樣51 2.3數(shù)學(xué)模型的連接58 2.3.1串聯(lián)連接58 2.3.2并聯(lián)連接59 2.3.3反饋連接60 習(xí)題261 第3章基于MATLAB的控制系統(tǒng)運動響應(yīng)分析63 3.1零輸入響應(yīng)分析63 3.2脈沖輸入響應(yīng)分析65 3.3階躍輸入響應(yīng)分析67 3.4高階系統(tǒng)響應(yīng)分析68 3.5任意輸入響應(yīng)分析73 3.6根軌跡分析方法75 3.7控制系統(tǒng)的頻率特性77 習(xí)題382 第4章基于MATLAB的控制系統(tǒng)運動性能分析85 4.1控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析85 4.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析89 4.3控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析95 習(xí)題4100 第5章基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)建模與仿真102 5.1Simulink模塊庫102 5.2Simulink基本操作111 5.3Simulink建模與仿真112 5.4基于MATLAB/Simulink的非線性系統(tǒng)自激振蕩的分析120 習(xí)題5127 第6章基于MATLAB的控制系統(tǒng)校正130 6.1PID控制器130 6.2超前校正133 6.3滯后校正137 6.4SISO設(shè)計工具141 習(xí)題6148 第7章應(yīng)用實例1——汽車防抱死制動系統(tǒng)建模與控制仿真151 7.1汽車防抱死制動系統(tǒng)模型151 7.1.1整車模型151 7.1.2輪胎模型152 7.1.3滑移率模型153 7.1.4單輪模型154 7.2基于單輪模型的Simulink仿真154 第8章應(yīng)用實例2——車輛懸架系統(tǒng)的建模和控制仿真158 8.1汽車懸架系統(tǒng)模型158 8.1.1汽車被動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立159 8.1.2汽車主動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立159 8.2懸架系統(tǒng)模型性能分析及仿真160 8.2.1穩(wěn)定性分析160 8.2.2脈沖響應(yīng)161 8.2.3鋸齒波響應(yīng)163 8.2.4正弦波響應(yīng)164 8.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真165 8.2.6汽車懸架系統(tǒng)的對比分析及評價167 第9章應(yīng)用實例3——汽車四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的仿真169 9.1四輪轉(zhuǎn)向車輛的動力學(xué)模型169 9.2基于橫擺角速度反饋控制的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究170 9.2.1模型的建立170 9.2.2控制算法171 9.2.3基于MATLAB/Simulink仿真172 9.2.4操縱穩(wěn)定性分析175 9.3基于最優(yōu)控制的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究175 9.3.1模型的建立175 9.3.24WS系統(tǒng)的可控性和能觀性分析176 9.3.3基于MATLAB仿真176 參考文獻180

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第10章MATLAB半實物仿真系統(tǒng) 10.1 MATLAB xPC半實物仿真系統(tǒng) 半實物仿真，又稱硬件在回路中的仿真HILS（Hardware In the Loop Simulation），是指在條件允許的情況下盡可能地在仿真系統(tǒng)中接入實物以取代相應(yīng)部分的數(shù)學(xué)模型。這樣的仿真實驗更接近實際情況，從而可以得到更確切的信息。由于在回路中接入實物，半實物仿真系統(tǒng)必須實時運行。 從系統(tǒng)設(shè)計的角度講，半實物仿真系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有面向不同控制對象、具有不同控制規(guī)律的仿真能力；從軟件開發(fā)角度講，半實物仿真系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有多變量、多參數(shù)的處理能力。同時半實物仿真系統(tǒng)能夠與各硬件部件之間進行實時或非實時的通信。 MATLAB中的控制類工具箱與Simulink仿真工具為控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計、仿真、測試和實現(xiàn)提供了強有力的工具，并使得控制系統(tǒng)分析、設(shè)計、仿真、測試和實現(xiàn)的手段及方法都有了很大改進。目前，MATLAB已成為國際和國內(nèi)控制領(lǐng)域最流行的設(shè)計仿真實驗軟件。在控制工程領(lǐng)域內(nèi)幾乎所有控制器在設(shè)計和研發(fā)的過程中都需要在不同階段進行仿真和驗證，以觀察與某些部件相連時的控制算法的性能。計算機仿真目前已成為解決工程問題的重要手段，MATLAB和Simulink軟件已成為其中功能最強大的仿真軟件之一。 MATLAB的xPC實時開發(fā)環(huán)境Simulink／RTW理論體系和技術(shù)框架，為控制理論算法的研究提供了一個實時的設(shè)計、仿真和開發(fā)與調(diào)試平臺，為計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)提出了一套新的快速原型化的解決方案。 10.1.1 MATLAB xPC半實物仿真平臺架構(gòu) 通常，基于xPC實時控制系統(tǒng)采用宿主機一目標(biāo)機的技術(shù)途徑，即“雙機”模式：宿主機為一般Pc，使用Windows操作系統(tǒng)，安裝MATLAB軟件，用于設(shè)計、創(chuàng)建目標(biāo)應(yīng)用程序；目標(biāo)機本書采用帶ISA插槽的臺式工控機，運行實時操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序，并通過RS一232串行接口或以太網(wǎng)卡實現(xiàn)和宿主機之間的通信連接。 xPC Target是MathWorks公司提供和發(fā)行的基于RTW體系框架的附加產(chǎn)品，可將Intel80x86／Pentium計算機或Pc兼容機轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€實時系統(tǒng)，而且支持許多類型的I／O設(shè)備版（包括ISA和PCI兩種類型）。使用xPC，用戶只要在宿主機上安裝相應(yīng)的軟件、一個編譯器和I／O設(shè)備板，就可以將一個PC兼容機作為實時系統(tǒng)，來實現(xiàn)控制系統(tǒng)或DSP系統(tǒng)的快速原型化、硬件在回路中的測試和實時控制系統(tǒng)的功能。xPC不需要在目標(biāo)機上安裝DOS、Windows、Linux或任何一種操作系統(tǒng)，用戶只需用特殊的目標(biāo)啟動盤（一般為u盤）。該啟動盤內(nèi)包含了高度優(yōu)化的xPC目標(biāo)的實時內(nèi)核。

編輯推薦

《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材,電氣工程自動化專業(yè)規(guī)劃教材:基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真及應(yīng)用》可作為高等學(xué)校自動化和電氣信息類專業(yè)本科生和研究生教材，也可供從事自動控制及相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

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