出版說明
前言
第1章 控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設計概述
1.1 控制理論和控制系統(tǒng)概述
1.1.1 自動控制理論的歷史回顧
1.1.2 控制系統(tǒng)分類
1.2 系統(tǒng)仿真與仿真語言工具概述
1.2.1 系統(tǒng)仿真與控制系統(tǒng)仿真
1.2.2 常規(guī)計算機語言的局限性
1.2.3 數(shù)學軟件的發(fā)展
1.2.4 控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設計軟件
1.3 本書主要結構及相關內容
1.3.1 本書結構概述
1.3.2 MATLAB語言的相關資源
1.3.3 書中的MATLAB代碼 出版說明
前言
第1章  控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設計概述
  1.1  控制理論和控制系統(tǒng)概述
    1.1.1  自動控制理論的歷史回顧
    1.1.2  控制系統(tǒng)分類
  1.2  系統(tǒng)仿真與仿真語言工具概述
    1.2.1  系統(tǒng)仿真與控制系統(tǒng)仿真
    1.2.2  常規(guī)計算機語言的局限性
    1.2.3  數(shù)學軟件的發(fā)展
    1.2.4  控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設計軟件
  1.3  本書主要結構及相關內容
    1.3.1  本書結構概述
    1.3.2  MATLAB語言的相關資源
    1.3.3  書中的MATLAB代碼
  1.4  本章要點小結
  1.5  習題
第2章  MATLAB語言------必備的基礎知識
  2.1  MATLAB的數(shù)據(jù)結構與語句結構
    2.1.1  MATLAB語言的變量與常量
    2.1.2  MATLAB的數(shù)據(jù)結構
    2.1.3  MATLAB的基本語句結構
    2.1.4  數(shù)據(jù)存儲與讀取
    2.1.5  MATLAB語言的基本運算
  2.2  MATLAB基本控制流程結構
    2.2.1  循環(huán)結構
    2.2.2  轉移結構
    2.2.3  開關結構
    2.2.4  試探結構
  2.3  MATLAB的M-函數(shù)設計
    2.3.1  MATLAB 語言的函數(shù)的基本結構
    2.3.2  可變輸入輸出個數(shù)的處理
  2.4  MATLAB 的圖形可視化
    2.4.1  二維圖形的繪制
    1. 二維圖形繪制基本語句
    2. 其他二維圖形繪制語句
    3. 隱函數(shù)繪制及應用
    2.4.2  三維圖形的繪制
    1. 三維曲線繪制
    2. 三維曲面繪制
    3. 三維圖形視角設置
    2.4.3  圖形修飾
  2.5  MATLAB的圖形用戶界面設計入門
    2.5.1  圖形界面設計工具
    2.5.2  菜單設計系統(tǒng)
    2.5.3  界面設計舉例與技巧
  2.6  MATLAB語言與數(shù)學問題計算機求解
    2.6.1  線性代數(shù)問題的MATLAB求解
    1. 矩陣的參數(shù)化分析
    2. 矩陣的分解
    3. 方程求解問題及MATLAB實現(xiàn)
    4. 矩陣問題的解析解
    2.6.2  常微分方程問題的MATLAB求解
    1. 一階常微分方程組的數(shù)值解法
    2. 常微分方程的轉換
    3. 線性常微分方程的解析求解
    2.6.3  最優(yōu)化問題的MATLAB求解
    1. 無約束最優(yōu)化問題求解
    2. 有約束最優(yōu)化問題求解
    3. 最優(yōu)曲線擬合方法
  2.7  本章要點小結
  2.8  習題
第3章  控制系統(tǒng)模型與轉換
  3.1  連續(xù)線性系統(tǒng)的數(shù)學模型
    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)的零極點模型
    3.1.4  多變量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣模型
  3.2  離散系統(tǒng)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  框圖描述系統(tǒng)的化簡
    3.3.1  控制系統(tǒng)的典型連接結構
    3.3.2  純時間延遲環(huán)節(jié)的處理
    3.3.3  節(jié)點移動時的等效變換
    3.3.4  復雜系統(tǒng)模型的簡化
    3.3.5  基于連接矩陣的結構圖化簡方法
  3.4  系統(tǒng)模型的相互轉換
    3.4.1  連續(xù)模型和離散模型的相互轉換
    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)方程實現(xiàn)
    3.4.4  狀態(tài)方程的最小實現(xiàn)
  3.5  線性系統(tǒng)的模型降階
    3.5.1  Pad\'e降階算法與Routh降階算法
    3.5.2  時間延遲模型的Pad\'e近似
    3.5.3  帶有時間延遲系統(tǒng)的次最優(yōu)降階算法
  3.6  線性系統(tǒng)的模型辨識
    3.6.1  連續(xù)系統(tǒng)的模型辨識
    3.6.2  離散系統(tǒng)的模型辨識
    3.6.3  辨識模型的階次選擇
    3.6.4  離散系統(tǒng)辨識信號的生成
    3.6.5  多變量離散系統(tǒng)的辨識
  3.7  本章要點小結
  3.8  習題
第4章  線性控制系統(tǒng)的計算機輔助分析
  4.1  線性系統(tǒng)定性分析
    4.1.1  線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    4.1.2  線性系統(tǒng)的線性相似變換
    4.1.3  線性系統(tǒng)的可控性分析
    1. 線性系統(tǒng)的可控性判定
    2. Luenberger標準型
    3. 可控性階梯分解
    4.1.4  線性系統(tǒng)的可觀測性分析
    4.1.5  Kalman規(guī)范分解
  4.2  線性系統(tǒng)時域響應解析解法
    4.2.1  基于狀態(tài)方程的解析解方法
    4.2.2  連續(xù)狀態(tài)方程的直接積分求解方法
    4.2.3  基于部分分式展開方法求解
    4.2.4  二階系統(tǒng)的階躍響應及階躍響應指標
  4.3  線性系統(tǒng)的數(shù)字仿真分析
    4.3.1  線性系統(tǒng)的時域響應
    4.3.2  任意輸入下系統(tǒng)的響應
  4.4  根軌跡分析
  4.5  線性系統(tǒng)頻域分析
    4.5.1  單變量系統(tǒng)的頻域分析
    4.5.2  利用頻率特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性
    4.5.3  多變量系統(tǒng)的頻域分析
    1. 多變量系統(tǒng)頻域分析概述
    2. 對角優(yōu)勢分析
    4.5.4頻域分析的復域空間擴展
  4.6  本章要點小結
  4.7  習題
第5章  在系統(tǒng)仿真中的應用
  5.1  建模的基礎知識
    5.1.1  簡介
    5.1.2  下常用模塊簡介
    1. 輸入模塊組
    2. 輸出池模塊組
    3. 連續(xù)系統(tǒng)模塊組
    4. 離散系統(tǒng)模塊組
    5. 非線性模塊組
    6. 數(shù)學函數(shù)模塊組
    7. 查表模組塊
    8. 用戶自定義函數(shù)模塊組
    9. 信號模塊組
    10. 信號屬性模塊組()
    5.1.3  下其他工具箱的模塊組
  5.2  建模與仿真
    5.2.1  建模方法簡介
    5.2.2  仿真算法與控制參數(shù)選擇
    5.2.3  在控制系統(tǒng)仿真研究中的應用舉例
  5.3  非線性系統(tǒng)分析與仿真
    5.3.1  分段線性的非線性環(huán)節(jié)
    5.3.2  非線性系統(tǒng)的極限環(huán)研究
    5.3.3  非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)數(shù)值求取方法
    5.3.4  非線性系統(tǒng)的線性化
  5.4  子系統(tǒng)與模塊封裝技術
    5.4.1  子系統(tǒng)概念及構成方法
    5.4.2  模塊封裝方法
    5.4.3  模塊集構造
  5.5  S-函數(shù)及其應用
    5.5.1  S-函數(shù)的基本結構
    5.5.2  用MATLAB編寫S-函數(shù)舉例
    5.5.3  S-函數(shù)的封裝
  5.6  輸出顯示形式
  5.7  本章要點小結
  5.8  習題
第6章  控制系統(tǒng)計算機輔助設計
  6.1  基于傳遞函數(shù)的控制器設計方法
    6.1.1  串聯(lián)超前滯后校正器
    1. 超前校正器
    2. 滯后校正器
    3. 超前滯后校正器
    6.1.2  基于相位裕量的設計方法
    6.1.3  控制系統(tǒng)工具箱中的設計界面
  6.2  狀態(tài)反饋控制
  6.3  基于狀態(tài)反饋的控制器設計方法
    6.3.1  線性二次型指標最優(yōu)調節(jié)器
    6.3.2  極點配置控制器設計
    1. Ackermann算法
    2. Bass-Gura算法
    6.3.3  觀測器設計及基于觀測器的調節(jié)器設計
  6.4  多變量系統(tǒng)的解耦控制
    6.4.1  狀態(tài)反饋解耦控制
    6.4.2  狀態(tài)反饋的極點配置解耦系統(tǒng)
  6.5  本章要點小結
  6.6  習題
第7章  PID控制器與最優(yōu)控制器設計
  7.1  PID控制器及其建模
    7.1.1  PID控制器概述
    7.1.2  離散PID控制器
    7.1.3  PID控制器的變形
  7.2  過程系統(tǒng)的一階延遲模型近似
    7.2.1  由響應曲線識別一階模型
    7.2.2  基于頻域響應的近似方法
    7.2.3  基于傳遞函數(shù)的辨識方法
    7.2.4  最優(yōu)降階方法
  7.3  Ziegler-Nichols參數(shù)整定方法
    7.3.1  Ziegler-Nichols經(jīng)驗公式
    7.3.2  改進的Ziegler-Nichols算法
    7.3.3  改進PID控制結構與算法
    7.3.4  最優(yōu)PID整定算法
    7.3.5  大時間延遲的Smith預估器補償
  7.4  PID工具箱應用舉例
    7.4.1  基于FOLPD的PID控制器設計程序
    7.4.2  下的PID控制器模塊集
  7.5  最優(yōu)控制器設計
    7.5.1  最優(yōu)控制的概念
    7.5.2  最優(yōu)控制目標函數(shù)的選擇
    7.5.3  控制器參數(shù)尋優(yōu)
    7.5.4  基于MATLAB/的最優(yōu)控制程序及其應用
    7.5.5  最優(yōu)控制程序的其他應用
  7.6  最優(yōu)PID控制器設計程序
  7.7  本章要點小結
  7.8  習題
第8章  控制工程中的仿真技術應用
  8.1  電路和電子系統(tǒng)的建模與仿真
    8.1.1  復雜系統(tǒng)的建模概述
    8.1.2  SimPowerSystems簡介
    8.1.3  電路系統(tǒng)的建模與仿真
    8.1.4  電子電路的建模與仿真
  8.2  直流電機雙閉環(huán)拖動系統(tǒng)的建模與仿真
    8.2.1  晶閘管整流系統(tǒng)仿真模型
    8.2.2  電機模型庫及直流電機建模
  8.3  半實物仿真系統(tǒng)及其應用
    8.3.1  半實物仿真概述
    8.3.2  dSPACE簡介
    8.3.3  dSPACE模塊組
    8.3.4  半實物仿真舉例
  8.4  本章要點小結
  8.5  習題
附錄
  附錄A  積分變換問題及MATLAB直接求解
    A.1  Laplace變換及其反變換
    A.2  Z變換及其反變換
    A.3  Laplace變換和Z變換的計算機求解
    A.4  本附錄要點小結
    A.5  習題
  附錄B  反饋系統(tǒng)分析與設計程序CtrlLAB簡介
    B.1  CtrlLAB的安裝與運行
    B.2  控制系統(tǒng)模型的輸入與處理
    B.3  反饋控制系統(tǒng)的分析
    B.4  反饋控制系統(tǒng)計算機輔助設計
    B.5  本附錄要點小結
    B.6  習題
參考文獻