控制系統(tǒng)MATLAB仿真與設(shè)計

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》介紹控制系統(tǒng)的matlab仿真與設(shè)計，全書共分7章。第1章介紹計算機仿真技術(shù)的發(fā)展概況、控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計的主要內(nèi)容及其應(yīng)用以及控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域的新方法，第2章介紹matlab語言程序沒計基礎(chǔ)，第3章重點介紹線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立方法，第4章重點介紹線性控制系統(tǒng)的計算機輔助分析，第5章重點介紹simulink在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用，第6章重點介紹控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計，第7章重點介紹智能控制系統(tǒng)設(shè)計方法。本書還介紹了控制系統(tǒng)仿真的matlab實驗平臺，設(shè)計了控制類課程的基礎(chǔ)性仿真實驗，每章末編有一定數(shù)量的習(xí)題，主要用以檢驗、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》可作高等工科院校自動化、計算機、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。

書籍目錄

第1章 緒論
　1.1 仿真技術(shù)簡介
　　1.1.1 仿真技術(shù)的基本概念和分類
　　1.1.2 計算機仿真的基本過程
　1.2 計算機仿真技術(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 計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用
　1.4 控制系統(tǒng)計算機仿真與輔助設(shè)計概述
　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
　1.7 本書的基本結(jié)構(gòu)和內(nèi)容
　　習(xí)題
第2章 matlab語言程序設(shè)計基礎(chǔ)
　2.1 matlab語言簡介
　　2.1.1 matlab語言的應(yīng)用
　　2.1.2 matlab語言的發(fā)展概況
　2.2 matlab數(shù)值運算基礎(chǔ)
　　2.2.1 matlab語言的變量與常量
　　2.2.2 matlab語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　　2.2.3 matlab語言的基本語句結(jié)構(gòu)
　　2.2.4 冒號表達(dá)式與子矩陣提取
　　2.2.5 方括號表達(dá)式
　2.3 基本數(shù)學(xué)運算
　　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)運算
　　2.3.5 數(shù)組或矩陣的關(guān)系運算和邏輯運算
　　2.3.6 矩陣函數(shù)
　　2.3.7 基本數(shù)論運算
　　2.3.9 解析結(jié)果的化簡與變換
　2.4 matlab程序流程控制
　　2.4.1 順序結(jié)構(gòu)語句
　　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 開關(guān)結(jié)構(gòu)
　　2.4.5 試探結(jié)構(gòu)
　　2.4.6 matlab程序設(shè)計基本規(guī)則
　2.5 函數(shù)編寫與調(diào)試
　　2.5.1 matlab語言函數(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語言與現(xiàn)代科學(xué)運算
　　2.8.1 線性代數(shù)問題的matlab求解
　　2.8.2 常微分方程問題的matlab求解
　　2.8.3 數(shù)據(jù)擬合、插值和樣條問題的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對象屬性之間的轉(zhuǎn)換
　3.5 方框圖模型的連接和化簡
　　3.5.1 控制系統(tǒng)的典型連接結(jié)構(gòu)
　　3.5.2 節(jié)點移動時的等效變換
　　3.5.3 復(fù)雜系統(tǒng)模型的連接和簡化
　3.6 本章小結(jié)
　　習(xí)題
第4章 線性控制系統(tǒng)的計算機輔助分析
　4.1 時域分析法
　　4.1.1 引言
　　4.1.2 時域響應(yīng)分析
　　4.1.3 matlab在時域分析中的應(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的模塊庫簡介
　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)簡介
　　5.6.2 simulink高級子系統(tǒng)應(yīng)用
　　5.6.3 封裝子系統(tǒng)
　5.7 s函數(shù)設(shè)計與應(yīng)用
　　5.7.1 s函數(shù)設(shè)計
　　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)計算機輔助設(shè)計
　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)計方法
　　6.3.1 狀態(tài)反饋控制
　　6.3.2 極點配置控制器設(shè)計
　　6.3.3 線性二次型指標(biāo)最優(yōu)調(diào)節(jié)器
　　6.3.4 觀測器設(shè)計及基于觀測器的調(diào)節(jié)器設(shè)計
　6.4 控制系統(tǒng)pid控制器設(shè)計法
　　6.4.1 pid控制簡述
　　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)計方法
　6.5 仿真實例——球桿系統(tǒng)pd控制器設(shè)計
　　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
　7.1 引言
　7.2 模糊控制及模糊控制器設(shè)計
　　7.2.1 模糊控制基本原理
　　7.2.2 模糊pd控制器設(shè)計
　7.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計
　　7.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介
　　7.3.2 基于單個神經(jīng)元pid控制器設(shè)計
　　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
　　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：   插圖：   第1章 緒論 1．1 仿真技術(shù)簡介 自動控制系統(tǒng)是由被控對象、測量變送裝置、執(zhí)行器和控制器組成的。選定測量變送裝置和執(zhí)行器后，對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和分析研究，也就是對被控對象的動態(tài)特性進(jìn)行分析和研究，然后根據(jù)被控對象的動態(tài)特性進(jìn)行控制器的設(shè)計，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)。對于比較簡單的被控對象，可以通過在實際系統(tǒng)上進(jìn)行實驗和調(diào)整來獲得較好的整定參數(shù)；但是在實際生產(chǎn)過程中，大部分的被控對象是比較復(fù)雜的，并且要考慮安全性、經(jīng)濟性，以及進(jìn)行實驗研究的可行性等，這在現(xiàn)場實驗中往往不易做到，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，不經(jīng)模擬仿真實驗就進(jìn)行直接實驗，將對人類的生命和健康帶來很大的危險。這時，就需要對實際系統(tǒng)構(gòu)建物理模型或數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行研究，然后把對模型實驗研究的結(jié)果應(yīng)用到實際系統(tǒng)中去，這種方法就叫做模擬仿真研究，簡稱仿真。因此，仿真就是用模型（物理模型或數(shù)學(xué)模型）代替實際系統(tǒng)進(jìn)行實驗和研究的過程。 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、以期實現(xiàn)某種目的的一個運動整體。如果系統(tǒng)用于自動控制，則稱之為自動控制系統(tǒng)。 模型，是對所要研究的系統(tǒng)在某些特定方面（如特征與變化規(guī)律）的抽象。通過模型對原型系統(tǒng)進(jìn)行研究，將具有更深刻、更集中的特點。模型分為物理模型和數(shù)學(xué)模型兩種。數(shù)學(xué)模型可分為機理模型、統(tǒng)計模型與混合模型。系統(tǒng)仿真，就是以系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以計算機為工具對系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究的一種方法。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》編輯推薦：近年來，隨著工業(yè)自動化的普及與發(fā)展，對專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計提出了更高的指標(biāo)要求，為了適應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展趨勢，借助計算機對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析與設(shè)計就成了控制工程師所必須熟練掌握的重要知識與技能?？刂葡到y(tǒng)的計算機仿真分析與CAD是建立在控制理論、數(shù)值方法、計算機技術(shù)基礎(chǔ)上的綜合學(xué)科，目前已成為自動控制學(xué)科的重要研究分支，并對復(fù)雜控制系統(tǒng)的分析設(shè)計、自動控制理論及技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展起到越來越重要的作用。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、徐鵬、余成波進(jìn)行了控制類課程實驗改革，采用當(dāng)今廣為流行的MATLAB語言來設(shè)計控制類課程的課程實驗?！?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》介紹了控制系統(tǒng)仿真的MATLAB實驗平臺，設(shè)計了控制類課程的基礎(chǔ)性仿真實驗，共分7章。《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》可作高等工科院校自動化、計算機、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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