控制系統仿真(21世紀高等院校電氣信息類系列教材)
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叢 書 名:21世紀高等院校電氣信息類系列教材
《控制系統仿真/21世紀高等院校電氣信息類系列教材》從工程應用角度出發,為控制系統的分析、設計和綜合研究提供了先進的技術手段;從MATLAB/Simulink基礎知識、控制系統數學模型、控制系統分析、控制器設計、控制系統仿真實驗等幾個方面講述了運用MATLAB進行控制系統分析和設計的方法。《控制系統仿真/21世紀高等院校電氣信息類系列教材》共分7章,包括控制系統仿真的基本概念與步驟、MATLAB語言基礎、Simulink仿真工具、控制系統數學模型、控制系統時域分析、頻域分析、穩定性分析、根軌跡分析法、線性系統的狀態可控性與狀態可觀性分析、李雅普諾夫穩定性分析、控制器設計、控制系統仿真實驗等內容。各章通過具體的應用實例和習題幫助讀者理解和掌握自動控制原理、現代控制理論以及MATLAB/Simulink相關功能和工具的使用。 《控制系統仿真/21世紀高等院校電氣信息類系列教材》各章節之間的內容既相互聯系又相對獨立,讀者可根據需要進行選擇性閱讀。本書可作為高等院校控制工程、自動化、機電、測控技術等專業學生和研究生的教學參考用書,也可作為相關領域的工程技術和研究人員的參考用書。
出版說明前言第1章 緒論1.1 控制系統仿真的基本概念1.1.1 仿真的基本概念1.1.2 計算機仿真的分類1.1.3 控制系統仿真1.2 控制系統仿真研究的步驟1.3 控制系統仿真的應用和發展1.3.1 控制系統仿真的應用1.3.2 控制系統仿真的發展1.4 MATLAB/Simulink簡介1.4.1 MATLAB簡介1.4.2 Simulink簡介1.5 本章小結第2章 MATLAB語言基礎2.1 MATLAB的編程環境2.1.1 MATLAB啟動和退出2.1.2 MATLAB的命令窗口2.1.3 MATLAB的工作空間2.1.4 當前目錄窗口2.1.5 命令歷史窗口2.1.6 MATLAB文件管理2.1.7 MATLAB幫助使用2.1.8 數據交換系統2.2 MATLAB基礎知識2.2.1 變量與常量2.2.2 數字變量的運算及顯示格式2.2.3 字符串2.3 矩陣運算2.3.1 矩陣生成2.3.2 矩陣基本操作2.3.3 矩陣運算2.4 數組運算2.4.1 基本數學運算2.4.2 關系運算2.4.3 邏輯運算2.4.4 基本初等函數2.5 符號運算2.6 矩陣函數2.6.1 三角分解法2.6.2 正交分解法2.6.3 奇異值分解法2.6.4 特征值分解法2.6.5 矩陣的秩2.6.6 多項式2.7 MATLAB常用繪圖命令2.7.1 二維圖形的繪制2.7.2 三維圖形2.7.3 圖形的輸出2.8 MATLAB程序設計2.8.1 M文件編輯器2.8.2 MATLAB程序類型2.8.3 函數變量及變量作用域2.8.4 子函數與私有函數2.8.5 交互式輸入2.8.6 MATLAB程序流程控制2.9 本章小結習題第3章 Simulink仿真工具3.1 運行Simulink演示程序3.2 Simulink模型的建立3.2.1 Simulink模型窗口3.2.2 Simulink模塊庫簡介3.2.3 Simulink模塊的操作3.2.4 模塊的連接3.2.5 模塊的參數修改3.2.6 Simulink模塊的聯機幫助系統3.2.7 Simulink模型的輸出與打印3.2.8 Simulink模型舉例3.3 Simulink的仿真方法3.3.1 仿真過程的設置3.3.2 系統仿真3.3.3 模糊控制系統的仿真3.4 S-函數3.4.1 S-函數的工作方式3.4.2 用MATLAB語言編寫S-函數3.4.3 用C語言編寫S-函數3.5 本章小結習題第4章 控制系統數學模型4.1 動態過程微分方程描述4.2 動態過程的傳遞函數描述4.2.1 傳遞函數定義與性質4.2.2 傳遞函數零極點表示4.2.3 傳遞函數的部分分式表示4.2.4 典型環節的傳遞函數及其時域響應4.2.5 高階系統的時域分析4.3 動態過程狀態空間描述4.4 系統模型轉換及連接4.4.1 模型轉換4.4.2 模型連接4.5 本章小結習題第5章 控制系統分析5.1 時域分析5.1.1 典型輸入信號5.1.2 動態性能指標5.1.3 線性系統時域響應5.1.4 時域分析相關的MATLAB函數5.1.5 MATLAB/Simulink在時域分析中的應用5.2 穩定性分析5.2.1 穩定性基本概念5.2.2 穩定性判據5.2.3 穩態誤差計算5.2.4 MATLAB在穩定性分析中的應用5.3 根軌跡分析5.3.1 幅值條件和相角條件5.3.2 繪制根軌跡的一般法則5.3.3 廣義根軌跡5.3.4 根軌跡分析相關的MATLAB函數5.3.5 MATLAB在繪制根軌跡圖中的應用5.4 頻域分析5.4.1 頻率特性5.4.2 典型環節頻率響應分析5.4.3 閉環頻率響應分析5.4.4 穩定性分析5.4.5 頻域分析相關的MATLAB函數5.4.6 MATLAB在繪制頻率特性中的應用5.5 線性系統的狀態可控性與狀態可觀性分析5.5.1 狀態可控性5.5.2 狀態可觀性5.5.3 MATLAB在狀態可控性和可觀性分析中的應用5.6 李雅普諾夫穩定性分析5.6.1 李雅普諾夫第一法5.6.2 李雅普諾夫第二法5.6.3 利用MATLAB進行系統穩定性分析5.7 本章小結習題第6章 控制器設計6.1 PID控制器設計6.1.1 PID控制器概述6.1.2 比例控制器6.1.3 積分控制器6.1.4 比例積分控制器6.1.5 比例微分控制器6.1.6 比例積分微分控制器6.2 PID控制器參數整定6.2.1 Ziegler-Nichols整定法6.2.2 臨界振蕩法6.2.3 衰減曲線法6.2.4 湊試法6.3 控制系統校正的根軌跡法6.3.1 基于根軌跡法的超前校正6.3.2 基于根軌跡法的滯后校正6.3.3 基于根軌跡法的超前滯后校正6.4 控制系統校正的頻率響應法6.4.1 基于頻率法的超前校正6.4.2 基于頻率法的滯后校正6.5 狀態反饋與極點配置6.5.1 狀態反饋6.5.2 輸出反饋6.5.3 極點配置6.6 狀態觀測器6.7 本章小結習題第7章 控制系統仿真實驗7.1 MATLAB平臺認識實驗7.2 MATLAB繪圖7.3 控制系統的階躍響應7.4 控制系統的根軌跡作圖7.5 直流電動機調速系統7.6 交流電動機調速系統7.7 本章小結參考文獻