控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計(jì)

內(nèi)容概要

　　《21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材（電子信息）：控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計(jì)》介紹控制系統(tǒng)的matlab仿真與設(shè)計(jì)，全書(shū)共分7章。第1章介紹計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展概況、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及其應(yīng)用以及控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新方法，第2章介紹matlab語(yǔ)言程序沒(méi)計(jì)基礎(chǔ)，第3章重點(diǎn)介紹線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立方法，第4章重點(diǎn)介紹線性控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析，第5章重點(diǎn)介紹simulink在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用，第6章重點(diǎn)介紹控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，第7章重點(diǎn)介紹智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。本書(shū)還介紹了控制系統(tǒng)仿真的matlab實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了控制類課程的基礎(chǔ)性仿真實(shí)驗(yàn)，每章末編有一定數(shù)量的習(xí)題，主要用以檢驗(yàn)、理解基本概念和熟練分析方法。
　　《21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材（電子信息）：控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計(jì)》可作高等工科院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電子信息、通信等學(xué)科本科生的教材，也可供研究生以及從事有關(guān)科技人員學(xué)習(xí)參考。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論
　1.1 仿真技術(shù)簡(jiǎn)介
　　1.1.1 仿真技術(shù)的基本概念和分類
　　1.1.2 計(jì)算機(jī)仿真的基本過(guò)程
　1.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展概況
　　1.2.1 硬件發(fā)展
　　1.2.2 軟件發(fā)展
　1.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用
　1.4 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真與輔助設(shè)計(jì)概述
　1.5 基于matlab的控制系統(tǒng)仿真的現(xiàn)狀
　1.6 仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
　1.7 本書(shū)的基本結(jié)構(gòu)和內(nèi)容
　　習(xí)題
第2章 matlab語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
　2.1 matlab語(yǔ)言簡(jiǎn)介
　　2.1.1 matlab語(yǔ)言的應(yīng)用
　　2.1.2 matlab語(yǔ)言的發(fā)展概況
　2.2 matlab數(shù)值運(yùn)算基礎(chǔ)
　　2.2.1 matlab語(yǔ)言的變量與常量
　　2.2.2 matlab語(yǔ)言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　　2.2.3 matlab語(yǔ)言的基本語(yǔ)句結(jié)構(gòu)
　　2.2.4 冒號(hào)表達(dá)式與子矩陣提取
　　2.2.5 方括號(hào)表達(dá)式
　2.3 基本數(shù)學(xué)運(yùn)算
　　2.3.1 數(shù)組、矩陣的概念
　　2.3.2 數(shù)組或矩陣的創(chuàng)建
　　2.3.3 數(shù)組或矩陣元素的定位
　　2.3.4 數(shù)組或矩陣的算術(shù)運(yùn)算
　　2.3.5 數(shù)組或矩陣的關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算
　　2.3.6 矩陣函數(shù)
　　2.3.7 基本數(shù)論運(yùn)算
　　2.3.9 解析結(jié)果的化簡(jiǎn)與變換
　2.4 matlab程序流程控制
　　2.4.1 順序結(jié)構(gòu)語(yǔ)句
　　2.4.2 循環(huán)結(jié)構(gòu)
　　2.4.3 條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)
　　2.4.4 開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)
　　2.4.5 試探結(jié)構(gòu)
　　2.4.6 matlab程序設(shè)計(jì)基本規(guī)則
　2.5 函數(shù)編寫(xiě)與調(diào)試
　　2.5.1 matlab語(yǔ)言函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)
　　2.5.2 內(nèi)聯(lián)函數(shù)與匿名函數(shù)
　2.6 matlab二維圖形繪制功能
　　2.6.1 二維圖形繪制
　　2.6.2 圖形注釋及坐標(biāo)、刻度的設(shè)置
　　2.6.3 其他二維圖形繪制語(yǔ)句
　　2.6.4 圖形修飾
　2.7 三維圖形表示
　　2.7.1 三維曲線繪制
　　2.7.2 三維網(wǎng)線和曲面繪制
　　2.7.3 三維圖形視角設(shè)置
　2.8 matlab語(yǔ)言與現(xiàn)代科學(xué)運(yùn)算
　　2.8.1 線性代數(shù)問(wèn)題的matlab求解
　　2.8.2 常微分方程問(wèn)題的matlab求解
　　2.8.3 數(shù)據(jù)擬合、插值和樣條問(wèn)題的matlab求解
　2.9 本章小結(jié)
　　習(xí)題
第3章 線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
　3.1 線性定常系統(tǒng)模型
　　3.1.1 線性定常系統(tǒng)的傳遞菌數(shù)模型
　　3.1.2 線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型
　　3.1.3 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型
　3.2 線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
　　3.2.1 脈沖傳遞函數(shù)模型
　　3.2.2 離散零極點(diǎn)增益模型
　　3.2.3 離散狀態(tài)方程模型
　3.3 線性定常系統(tǒng)模型的屬性
　　3.3.1 lti模型對(duì)象的屬性描述
　3.4 線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型之間的相互轉(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 lti對(duì)象屬性之間的轉(zhuǎn)換
　3.5 方框圖模型的連接和化簡(jiǎn)
　　3.5.1 控制系統(tǒng)的典型連接結(jié)構(gòu)
　　3.5.2 節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)的等效變換
　　3.5.3 復(fù)雜系統(tǒng)模型的連接和簡(jiǎn)化
　3.6 本章小結(jié)
　　習(xí)題
第4章 線性控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助分析
　4.1 時(shí)域分析法
　　4.1.1 引言
　　4.1.2 時(shí)域響應(yīng)分析
　　4.1.3 matlab在時(shí)域分析中的應(yīng)用
　　4.1.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
　　4.1.5 綜合實(shí)例及matlab／simulink應(yīng)用
　4.2 根軌跡分析法
　　4.2.1 引言
　　4.2.2 根軌跡定義
　　4.2.3 根軌跡法基礎(chǔ)
　　4.2.4 其他形式的根軌跡
　　4.2.5 綜合實(shí)例及matlab應(yīng)用
　4.3 頻域分析法
　　4.3.1 引言
　　4.3.2 頻率特性基本概念
　　4.3.3 頻率特性的表示方法
　　4.3.4 頻率n向應(yīng)分析
　　4.3.5 matlab在頻率法中的應(yīng)用
　4.4 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間分析
　　4.4.1 引言
　　4.4.2 線性系統(tǒng)狀態(tài)空間基礎(chǔ)
　　4.4.3 線性系統(tǒng)的狀態(tài)可控性與狀態(tài)可觀性
　　4.4.4 線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
　　4.4.5 綜合實(shí)例及matlab應(yīng)用
　4.5 本章小結(jié)
　　習(xí)題
第5章 simulink在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用
　5.1 simulink仿真概述
　5.2 simulink的模塊庫(kù)簡(jiǎn)介
　5.3 simulink功能模塊的處理
　5.4 simulink仿真設(shè)置
　5.5 simulink仿真舉例
　5.6 simulink自定義功能模塊
　　5.6.1 simulink子系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　5.6.2 simulink高級(jí)子系統(tǒng)應(yīng)用
　　5.6.3 封裝子系統(tǒng)
　5.7 s函數(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
　　5.7.1 s函數(shù)設(shè)計(jì)
　　5.7.2 s函數(shù)的應(yīng)用
　　5.8 本章小結(jié)
　　習(xí)題
第6章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
　6.1 引言
　6.2 頻率法串聯(lián)超前滯后校正
　　6.2.1 串聯(lián)超前校正
　　6.2.2 串聯(lián)滯后校正
　　6.2.3 串聯(lián)滯后—超前校正
　6.3 基于狀態(tài)空間模型的控制器設(shè)計(jì)方法
　　6.3.1 狀態(tài)反饋控制
　　6.3.2 極點(diǎn)配置控制器設(shè)計(jì)
　　6.3.3 線性二次型指標(biāo)最優(yōu)調(diào)節(jié)器
　　6.3.4 觀測(cè)器設(shè)計(jì)及基于觀測(cè)器的調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)
　6.4 控制系統(tǒng)pid控制器設(shè)計(jì)法
　　6.4.1 pid控制簡(jiǎn)述
　　6.4.2 pid控制原理
　　6.4.3 pid控制調(diào)節(jié)作用分析
　　6.4.4 pid校正設(shè)計(jì)方法
　6.5 仿真實(shí)例——球桿系統(tǒng)pd控制器設(shè)計(jì)
　　6.5.1 球桿系統(tǒng)模型分析
　　6.5.2 仿真分析
　6.6 本章小結(jié)
　　習(xí)題
第7章 智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　7.1 引言
　7.2 模糊控制及模糊控制器設(shè)計(jì)
　　7.2.1 模糊控制基本原理
　　7.2.2 模糊pd控制器設(shè)計(jì)
　7.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)
　　7.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介
　　7.3.2 基于單個(gè)神經(jīng)元pid控制器設(shè)計(jì)
　　7.3.3 基于反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的pid控制器
　7.4 基于遺傳算法的最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)
　　7.4.1 遺傳算法基本原理
　　7.4.2 遺傳算法求解函數(shù)最大值
　　7.4.3 基于遺傳算法pid最優(yōu)控制問(wèn)題求解
　7.5 本章小結(jié)
　　習(xí)題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第1章 緒論 1．1 仿真技術(shù)簡(jiǎn)介 自動(dòng)控制系統(tǒng)是由被控對(duì)象、測(cè)量變送裝置、執(zhí)行器和控制器組成的。選定測(cè)量變送裝置和執(zhí)行器后，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析研究，也就是對(duì)被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析和研究，然后根據(jù)被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，以求獲得滿足性能指標(biāo)要求的最優(yōu)控制系統(tǒng)。在控制器類型確定后，分析和研究控制系統(tǒng)的主要目的之一是獲得控制器的最佳整定參數(shù)。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的被控對(duì)象，可以通過(guò)在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和調(diào)整來(lái)獲得較好的整定參數(shù)；但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大部分的被控對(duì)象是比較復(fù)雜的，并且要考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性，以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的可行性等，這在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中往往不易做到，甚至根本不允許這樣做。例如，在研究導(dǎo)彈飛行、宇航、反應(yīng)堆控制等系統(tǒng)時(shí)，不經(jīng)模擬仿真實(shí)驗(yàn)就進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)，將對(duì)人類的生命和健康帶來(lái)很大的危險(xiǎn)。這時(shí)，就需要對(duì)實(shí)際系統(tǒng)構(gòu)建物理模型或數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行研究，然后把對(duì)模型實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中去，這種方法就叫做模擬仿真研究，簡(jiǎn)稱仿真。因此，仿真就是用模型（物理模型或數(shù)學(xué)模型）代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究的過(guò)程。 1．1．1 仿真技術(shù)的基本概念和分類 1．仿真技術(shù)的基本概念 系統(tǒng)，是物質(zhì)世界中相互制約又相互聯(lián)系著的、以期實(shí)現(xiàn)某種目的的一個(gè)運(yùn)動(dòng)整體。如果系統(tǒng)用于自動(dòng)控制，則稱之為自動(dòng)控制系統(tǒng)。 模型，是對(duì)所要研究的系統(tǒng)在某些特定方面（如特征與變化規(guī)律）的抽象。通過(guò)模型對(duì)原型系統(tǒng)進(jìn)行研究，將具有更深刻、更集中的特點(diǎn)。模型分為物理模型和數(shù)學(xué)模型兩種。數(shù)學(xué)模型可分為機(jī)理模型、統(tǒng)計(jì)模型與混合模型。系統(tǒng)仿真，就是以系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一種方法。需要特別指出的是，系統(tǒng)仿真使仿真更具意義。 2．仿真技術(shù)的分類 仿真所遵循的基本原則是相似原理，即幾何相似、環(huán)境相似和性能相似。依據(jù)這個(gè)原理，仿真可分為物理仿真、數(shù)學(xué)仿真和混合仿真。

編輯推薦

《21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材?電子信息:控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計(jì)》編輯推薦：近年來(lái)，隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及與發(fā)展，對(duì)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的指標(biāo)要求，為了適應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，借助計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析與設(shè)計(jì)就成了控制工程師所必須熟練掌握的重要知識(shí)與技能?？刂葡到y(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真分析與CAD是建立在控制理論、數(shù)值方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的綜合學(xué)科，目前已成為自動(dòng)控制學(xué)科的重要研究分支，并對(duì)復(fù)雜控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制理論及技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展起到越來(lái)越重要的作用。為了使學(xué)生能夠應(yīng)用先進(jìn)的仿真工具，編者楊佳、許強(qiáng)、徐鵬、余成波進(jìn)行了控制類課程實(shí)驗(yàn)改革，采用當(dāng)今廣為流行的MATLAB語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)控制類課程的課程實(shí)驗(yàn)。《21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材?電子信息:控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計(jì)》介紹了控制系統(tǒng)仿真的MATLAB實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了控制類課程的基礎(chǔ)性仿真實(shí)驗(yàn)，共分7章?！?1世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材?電子信息:控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計(jì)》可作高等工科院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電子信息、通信等學(xué)科本科生的教材，也可供研究生以及從事有關(guān)科技人員學(xué)習(xí)參考。

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