控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

前言

美國(guó)The MathWorks公司推出的MATLAB語(yǔ)言一直是國(guó)際科學(xué)界應(yīng)用和影響最廣泛的三大計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)語(yǔ)言之一。從某種意義上講，在純數(shù)學(xué)以外的領(lǐng)域中，MATLAB語(yǔ)言有著其他兩種計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)語(yǔ)言Mathematica和Maple無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)和適用面。在控制類學(xué)科中，MATLAB語(yǔ)言更是科學(xué)研究者首選的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。. 近十年來(lái)，隨著MATLAB語(yǔ)言和Simulink仿真環(huán)境在控制系統(tǒng)研究與教學(xué)中日益廣泛的應(yīng)用，在系統(tǒng)仿真、自動(dòng)控制等領(lǐng)域，國(guó)外很多高校在教學(xué)與研究中都將MATLAB/Simulink語(yǔ)言作為首選的計(jì)算機(jī)工具。我國(guó)的科學(xué)工作者和教育工作者也逐漸認(rèn)識(shí)到MATLAB語(yǔ)言的重要性。MATLAB語(yǔ)言是一種十分有效的工具，能輕松地解決在..

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了國(guó)際控制界最流行的控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)語(yǔ)言MATLAB，側(cè)重于介紹MATLAB語(yǔ)言編程基礎(chǔ)與技巧、數(shù)學(xué)問(wèn)題的MATLAB求解、線性系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析、控制系統(tǒng)與其他復(fù)雜系統(tǒng)的Simulink建模，控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，包括串聯(lián)控制器、狀態(tài)反饋控制器、多變量系統(tǒng)頻域設(shè)計(jì)、PID控制器設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)、LQG/LTR控制器設(shè)計(jì)、H2=H1 最優(yōu)控制、分?jǐn)?shù)階控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法優(yōu)化控制等。本書還介紹了基于dSPACE和Quanser的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法。    本書可作為自動(dòng)化專業(yè)"控制系統(tǒng)仿真"或"控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)"課程的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的研究人員與研究生參考。

作者簡(jiǎn)介

薛定宇，獲得自動(dòng)化專業(yè)學(xué)士（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)1985）、碩士（東北工學(xué)院1988）和博士學(xué)位（英NlSussex大學(xué)1992），現(xiàn)任東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。長(zhǎng)期從事MATLAB語(yǔ)言、控制系統(tǒng)CAD等領(lǐng)域的教學(xué)與研究工作，本書第一版曾被數(shù)萬(wàn)篇博士、碩士論文引用。

書籍目錄

第1章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述   1.1 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展綜述  1.2 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)語(yǔ)言環(huán)境綜述  1.3 仿真軟件的發(fā)展概況  1.4 MATLAB/Simulink與CACSD工具箱  1.5 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新方法  1.6 本書的基本結(jié)構(gòu)和內(nèi)容   1.7 習(xí)題  參考文獻(xiàn)第2章 MATLAB語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)  2.1 MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言基礎(chǔ)    2.1.1 MATLAB語(yǔ)言的變量與常量     2.1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)    2.1.3 MATLAB的基本語(yǔ)句結(jié)構(gòu)    2.1.4 冒號(hào)表達(dá)式與子矩陣提取  2.2 基本數(shù)學(xué)運(yùn)算    2.2.1 矩陣的代數(shù)運(yùn)算    2.2.2 矩陣的邏輯運(yùn)算    2.2.3 矩陣的比較運(yùn)算    2.2.4 解析結(jié)果的化簡(jiǎn)與變換    2.2.5 基本數(shù)論運(yùn)算  2.3 MATLAB語(yǔ)言的流程結(jié)構(gòu)    2.3.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)    2.3.2 條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)    2.3.3 開關(guān)結(jié)構(gòu)    2.3.4 試探結(jié)構(gòu)  2.4 函數(shù)編寫與調(diào)試    2.4.1 MATLAB語(yǔ)言函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)    2.4.2 可變輸入輸出個(gè)數(shù)的處理    2.4.3 inline函數(shù)與匿名函數(shù)  2.5 二維圖形繪制    2.5.1 二維圖形繪制基本語(yǔ)句    2.5.2 其他二維圖形繪制語(yǔ)句    2.5.3 隱函數(shù)繪制及應(yīng)用    2.5.4 圖形修飾  2.6 三維圖形表示    2.6.1 三維曲線繪制    2.6.2 三維曲面繪制    2.6.3 三維圖形視角設(shè)置  2.7 MATLAB語(yǔ)言與現(xiàn)代科學(xué)運(yùn)算    2.7.1 線性代數(shù)問(wèn)題的MATLAB求解    2.7.2 常微分方程問(wèn)題的MATLAB求解    2.7.3 最優(yōu)化問(wèn)題的MATLAB求解  2.8 本章要點(diǎn)簡(jiǎn)介  2.9 習(xí)題   參考文獻(xiàn)第3章 線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型  3.1 線性連續(xù)系統(tǒng)模型及MATLAB表示    3.1.1 線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型    3.1.2 線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型    3.1.3 線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型    3.1.4 多變量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣模型  3.2 線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型    3.2.1 離散傳遞函數(shù)模型    3.2.2 離散狀態(tài)方程模型  3.3 方框圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)    3.3.1 控制系統(tǒng)的典型連接結(jié)構(gòu)    3.3.2 節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)的等效變換    3.3.3 復(fù)雜系統(tǒng)模型的簡(jiǎn)化  3.4 系統(tǒng)模型的相互轉(zhuǎn)換    3.4.1 連續(xù)模型和離散模型的相互轉(zhuǎn)換    3.4.2 系統(tǒng)傳遞函數(shù)的獲取     3.4.3 控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程實(shí)現(xiàn)    3.4.4 狀態(tài)方程的最小實(shí)現(xiàn)    3.4.5 傳遞函數(shù)與符號(hào)表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)換  3.5 線性系統(tǒng)的模型降階    3.5.1 Padé降階算法與Routh降階算法    3.5.2 時(shí)間延遲模型的Padé近似    3.5.3 帶有時(shí)間延遲系統(tǒng)的次最優(yōu)降階算法    3.5.4 狀態(tài)方程模型的降階算法  3.6 線性系統(tǒng)的模型辨識(shí)    3.6.1 離散系統(tǒng)的模型辨識(shí)    3.6.2 離散系統(tǒng)辨識(shí)信號(hào)的生成    3.6.3 多變量離散系統(tǒng)的辨識(shí)    3.6.4 離散系統(tǒng)的遞推最小二乘辨識(shí)  3.7 本章要點(diǎn)小結(jié)  3.8 習(xí)題  參考文獻(xiàn)第4章 線性控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析第5章 Simulink在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用第6章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第7章 魯棒控制與魯棒控制器設(shè)計(jì)第8章 自適應(yīng)與智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第9章 半實(shí)物仿真與實(shí)時(shí)控制附錄A 積分變換問(wèn)題MATLAB 求解附錄B 常用受控對(duì)象的實(shí)際系統(tǒng)模型附錄C 反饋系統(tǒng)程序CtrlLAB簡(jiǎn)介參考文獻(xiàn)函數(shù)名索引索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   1.3 仿真軟件的發(fā)展概況 從前面提及的軟件包的局限性看，直接調(diào)用它們進(jìn)行系統(tǒng)仿真將有較大的困難，因?yàn)橐莆者@些函數(shù)的接口是一件相當(dāng)復(fù)雜的事，準(zhǔn)確調(diào)用它們將更難；此外，有的軟件包函數(shù)調(diào)用直接得出的結(jié)果可信度也不是很高，因?yàn)檐浖馁|(zhì)量參差不齊。 拋棄成型的軟件包另起爐灶自己編寫程序也不是很現(xiàn)實(shí)的事，畢竟在成型軟件包中包含有很多同行專家的心血，有時(shí)自己從頭編寫程序很難達(dá)到這樣的效果，所以必須采用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證且信譽(yù)著稱的高水平軟件包或計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行仿真研究。 仿真技術(shù)引起該領(lǐng)域各國(guó)學(xué)者、專家們的重視，建立起國(guó)際的仿真委員會(huì)(Simulation Councils Inc.,SC)，該公司于1967年通過(guò)了仿真語(yǔ)言規(guī)范。仿真語(yǔ)言CSMP(computer simulation modelling program)應(yīng)該屬于建立在該標(biāo)準(zhǔn)上的最早的專用仿真語(yǔ)言。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所在1988年推出了該語(yǔ)言的推廣版本——CSMP-C。 20世紀(jì)80年代初期，美國(guó)Mitchell and Gauthier Associate公司推出了符合該標(biāo)準(zhǔn)的著名仿真語(yǔ)言ACSL(advanced continuous simulation language)[42]該語(yǔ)言出現(xiàn)后，由于其功能較強(qiáng)大，并有一些系統(tǒng)分析的功能，很快就在仿真領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。 和ACSL大致同時(shí)產(chǎn)生的還有瑞典Lund工學(xué)院Karl AstrSm教授主持開發(fā)的SIMNON，英國(guó)Salford大學(xué)的ESL[43]等，這些語(yǔ)言的編程語(yǔ)句結(jié)構(gòu)也是很類似的，因?yàn)樗鼈兯罁?jù)的標(biāo)準(zhǔn)都是相同的。 計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)是在本領(lǐng)域中又一個(gè)吸引人的主題，而解決數(shù)學(xué)問(wèn)題解析計(jì)算又是C語(yǔ)言直接應(yīng)用的難點(diǎn)。于是國(guó)際上很多學(xué)者在研究、開發(fā)高質(zhì)量的計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)。早期IBM公司開發(fā)的muMATH[44]和REDUCE[45]等軟件為解決這樣的問(wèn)題提出了新的思路。后來(lái)出現(xiàn)的Maple和MathematiCa逐漸占領(lǐng)了計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)的市場(chǎng)，成為比較成功的實(shí)用工具。 早期的Mathematica可以和MATLAB語(yǔ)言交互信息，比如通過(guò)一個(gè)稱為MathLink的軟件接口就可以很容易地完成這樣的任務(wù)。為了解決計(jì)算機(jī)代數(shù)問(wèn)題，MATLAB語(yǔ)言的開發(fā)者一美國(guó)The MathWorks公司也研制開發(fā)了符號(hào)運(yùn)算工具箱(Symbolic Zoolbox)，該工具箱將Maple語(yǔ)言的內(nèi)核作為MArLAB符號(hào)運(yùn)算的引擎，使得二者能更好地結(jié)合起來(lái)。

編輯推薦

《全國(guó)高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)系列教材?普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材:控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì):MATLAB語(yǔ)言與應(yīng)用(第2版)》可作為自動(dòng)化專業(yè)“控制系統(tǒng)仿真”或“控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的研究人員與研究生參考。

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