MATLAB R2016a控制系統設計與仿真 ( 簡體 字) |
| 作者：鄧奮發 | 類別：1. -> 工程繪圖與工程計算 -> Matlab |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 48480
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NT售價： 345 元 |
| 出版日：1/1/2018 |
| 頁數：436 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121333620 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
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| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，是matrix＆laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數學軟件，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB的基本數據單位是矩陣，用于算法開發、數據可視化、數據分析，以及數值計算的高級技術計算語言和交互環境。Simulink是一種用于對多領域動態和嵌入式系統進行仿真和模型設計的圖形化環境，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通信、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。
控制系統仿真技術是利用地面仿真設備來研究飛行器控制系統動態性能的技術，是近幾十年發展起來的，建立在控制理論、系統科學與辨識、計算機技術等學科上的綜合性很強的實驗科學技術。同時，仿真實驗作為一種科學研究手段，具有不受設備和環境條件限制、不受時間和地點限制、投資小等優點而得到了人們越來越多的重視。為了進行控制系統的仿真研究，需要建立仿真系統，這就首先要確定系統模型并用仿真計算機和各種仿真設備（如運動模擬器、目標模擬器和環境模擬器等）來具體實現這個模型。這樣建成的仿真系統可以重復使用。仿真設備具有通用性，既便于使用又便于維修，比飛行試驗的成本低得多，因而仿真是研究和設計控制系統的一種有效方法。
在眾多仿真軟件中，適用于控制系統計算機輔助設計的有很多，但MATLAB以其模塊化的計算方法、可視化與智能化的人機交互功能、以矩陣為計算單位、具有豐富的繪圖功能、數據處理能力強等獨特的特點，而成為控制系統設計和仿真領域最受歡迎的軟件系統。
本書以MATLAB系統的分析和設計為對象，以MATLAB為工具，既介紹了控制系統的特點與分析方法，又介紹了利用MATLAB解決各種控制問題，做到了理論與實踐相結合。結合目前市場需求，本書在編寫上具有如下特點：
（1）以MATLAB為主線，內容緊扣自動控制原理。因此，本書既可以獨立使用，也可以作為自動控制原理課程的輔助教材。
（2）理論與實踐相結合。本書以控制系統設計的概念切入，利用MATLAB解決實際控制問題，做到理論與實踐相結合，提高讀者的動手能力。
（3）深入淺出，內容豐富。本書從控制系統仿真設計最基本的內容著手，逐漸深入各種控制問題，每個概念都有對應的典型實例。
（4）內容全，覆蓋面廣。本書內容非常全面，覆蓋了大部分控制系統仿真問題，是一本不錯的控制系統參考書。
全書共分為11章，主要以下包括。
第1章簡單介紹了MATLAB R2016a，主要包括MATLAB的功能特點、工作環境、基礎知識等內容。
第2章介紹了MATLAB線性控制系統模型，主要包括控制系統概述、線性控制系統模型、系統模型間的轉換、系統模型間的連接等內容。
第3章介紹了MATLAB線性控制系統分析，主要包括線性系統穩定性概述、線性系統性質分析、線性系統的可控性與可觀測性等內容。
第4章介紹了MATLAB時域分析，主要包括時域分析的方法、二階系統時域分析、高階系統分析等內容。
第5章介紹了MATLAB根軌跡分析，主要包括根軌跡的基本概念、根軌跡的MATLAB函數、控制系統的根軌跡校正方法等內容。
第6章介紹了MATLAB頻域分析，主要包括頻域分析的一般方法、頻域分析的系統性能分析、頻域分析校正等內容。
第7章介紹了PID控制器分析，主要包括PID控制概述、PID控制的設計、PID控制器參數整定法等內容。
第8章介紹了MATLAB非線性系統分析，主要包括非線性系統的其他相關概念、Simulink介紹、非線性系統分析與仿真、離散系統等內容。
第9章介紹了MATLAB狀態空間控制系統分析，主要包括狀態的基本概念、狀態空間表達式的標準型、極點配置等內容。
第10章介紹了MATLAB魯棒控制器分析，主要包括魯棒控制問題概述、魯棒控制系統的MATLAB法、范數魯棒控制器的設計等內容。
第11章介紹了MATLAB智能控制分析，主要包括智能控制概述、神經網絡控制系統、模糊邏輯控制系統、遺傳算法等內容。
本書由鄧奮發編著，參加編寫的還有趙書蘭、劉志偉、欒穎、王宇華、吳茂、方清城、李曉東、何正風、丁偉雄、李婭、辛煥平、楊文茵、顧艷春、張德豐。
本書可作為控制工程、通信工程、電子信息領域廣大科研人員、學者、工程技術人員的參考用書，也可作為高等院校相關專業的教學用書。
由于時間倉促，加之作者水平有限，錯誤和疏漏之處在所難免。在此，誠懇地期望得到各領域專家和廣大讀者的批評指正。
編 著 者 |
內容簡介：本書以MATLAB R2016a為仿真平臺，以控制系統為主線，以MATLAB為輔助工具，三者有機結合介紹控制系統的仿真設計，實用性強，內容豐富。本書主要內容包括MATLAB軟件簡介、線性控制系統模型、線性控制系統分析、時域分析、根軌跡分析、頻域分析、PID控制器分析、非線性系統分析、狀態空間控制系統分析、魯棒控制器分析和智能控制分析。本書可作為控制工程、通信工程、電子信息工程領域廣大科研人員、學者、工程技術人員的參考用書，也可作為高等院校相關專業的教學用書。 |
目錄：第1章 MATLAB R2016a軟件介紹 1
1.1 MATLAB的功能特點 1
1.1.1 MATLAB的主要特性 1
1.1.2 MATLAB R2016a的新功能 3
1.2 MATLAB窗口介紹 5
1.2.1 啟動MATLAB 5
1.2.2 命令窗口 6
1.2.3 當前文件夾 8
1.2.4 工作空間 11
1.3 MATLAB基礎知識 12
1.3.1 常量與變量 12
1.3.2 矩陣與數組 14
1.4 MATLAB的控制流 16
1.4.1 循環結構 16
1.4.2 選擇結構 17
1.4.3 多選擇結構 18
1.5 MATLAB的幫助系統 19
1.5.1 命令行幫助 19
1.5.2 幫助導航/瀏覽器 20
1.5.3 DEMO幫助系統 20
1.5.4 網絡資源幫助 21
第2章 MATLAB線性控制系統模型 22
2.1 控制系統概述 22
2.2 線性控制系統模型 23
2.2.1 線性連續系統 23
2.2.2 線性離散時間系統 28
2.2.3 系統模型的相互轉換 30
2.2.4 線性系統模型的降階 35
2.2.5 線性系統的辨識 46
2.3 系統模型間的轉換 58
2.4 系統模型間的連接 64
2.4.1 串聯方式 64
2.4.2 并聯方式 66
2.4.3 反饋方式 67
2.4.4 模型連接的綜合實現 69
第3章 MATLAB線性控制系統分析 72
3.1 線性系統穩定性概述 72
3.1.1 系統穩定的概念 72
3.1.2 系統穩定的意義 72
3.1.3 系統特征多項式 73
3.1.4 系統穩定的判定 73
3.2 線性系統性質分析 73
3.2.1 直接判定 73
3.2.2 線性相似變換 77
3.2.3 線性判定的實現 79
3.3 MATLAB LTI Viewer穩定性判定 80
3.4 線性系統的可控性與可觀測性 83
3.4.1 可控性 83
3.4.2 可觀測性 86
3.5 系統的范數 88
3.6 線性系統的數字仿真 89
3.6.1 線性系統的階躍響應 89
3.6.2 任選輸入下的系統響應 95
3.6.3 非零初始狀態下系統的時域響應 97
第4章 MATLAB時域分析 98
4.1 典型的時域分析 98
4.1.1 典型輸入信號 98
4.1.2 動態與穩態過程 99
4.1.3 時域性能指標 100
4.1.4 一階系統時域分析 101
4.1.5 線性系統的時域分析求法 102
4.2 二階系統時域分析 103
4.2.1 二階系統的數學模型 103
4.2.2 二階系統分類 103
4.2.3 欠阻尼二階系統的性能分析 104
4.2.4 二階系統的重要結論 104
4.3 高階系統分析 105
4.4 時域穩定性分析 106
4.5 常用時域函數 107
4.6 時域分析的應用實例 110
4.7 MATLAB圖形化時域分析 120
第5章 MATLAB根軌跡分析 124
5.1 根軌跡的基本概念 124
5.1.1 根軌跡方程 124
5.1.2 根軌跡圖的規則 125
5.1.3 根軌跡的性能 126
5.2 二階系統的根軌跡分析 127
5.3 根軌跡的MATLAB函數 127
5.3.1 繪制根軌跡 127
5.3.2 計算根軌跡增益 128
5.3.3 頻率網格 129
5.4 根軌跡的應用實例 131
5.5 控制系統的校正方法 140
5.5.1 串聯校正 140
5.5.2 反饋校正 141
5.6 控制系統的根軌跡校正 141
5.6.1 根軌跡超前校正 142
5.6.2 根軌跡滯后校正 146
5.7 圖形化工具 150
第6章 MATLAB頻域分析 154
6.1 頻域分析的一般方法 154
6.1.1 頻率特性的概念 154
6.1.2 頻域分析法的特點 155
6.1.3 頻率特性的表示法 155
6.1.4 頻率特性的幾何表示法 156
6.1.5 頻域的性能指標 157
6.1.6 典型環節的頻率特性 157
6.2 頻率分析其他相關概念 164
6.3 頻域分析的系統性能分析 165
6.3.1 奈奎斯特穩定判據 165
6.3.2 Bode圖相對穩定性分析 166
6.3.3 頻域閉環性能指標 166
6.4 頻域分析的MATLAB函數 167
6.4.1 奈奎斯特圖 167
6.4.2 Bode圖 169
6.4.3 尼科爾斯圖 170
6.4.4 求取穩定裕度 171
6.4.5 計算交叉頻率和穩定裕度 173
6.4.6 網格線 174
6.5 頻域分析的應用實例 175
6.6 頻域分析校正 182
6.6.1 頻域串聯超前校正 182
6.6.2 頻域滯后校正 189
6.6.3 頻域滯后-超前校正 196
第7章 PID控制器分析 205
7.1 PID控制概述 205
7.1.1 PID控制的基本原理 205
7.1.2 PID控制的優點 206
7.1.3 比例（P）控制 206
7.1.4 比例微分控制 208
7.1.5 積分控制 211
7.1.6 比例積分控制 214
7.1.7 比例積分微分控制 216
7.2 PID控制的設計 223
7.2.1 連續PID控制器 223
7.2.2 離散PID控制器 225
7.3 PID控制器參數整定法 227
7.3.1 Ziegler-Nichols整定法 227
7.3.2 改進的Ziegler-Nichols算法 233
7.3.3 Cohen-Coon參數整定 238
7.3.4 最優PID整定經驗 242
第8章 MATLAB非線性系統分析 246
8.1 非線性系統的其他相關概念 247
8.2 Simulink介紹 249
8.2.1 Simulink的特點 250
8.2.2 Simulink的啟動 251
8.2.3 Simulink實例 252
8.3 非線性系統分析與仿真 253
8.3.1 相軌跡圖分析 253
8.3.2 函數法非線性系統分析 256
8.3.3 非線性定時/定常系統 260
8.3.4 飽和非線性環節仿真 261
8.3.5 死區非線性環節仿真 265
8.3.6 間隙非線性環節仿真 267
8.4 離散系統 268
8.4.1 差分方程法 269
8.4.2 Z變換 271
8.5 S-函數 275
8.5.1 S-函數的含義 275
8.5.2 S-函數模塊 276
8.5.3 S-函數模板 277
8.5.4 S-函數的實現 280
第9章 MATLAB狀態空間控制系統分析 285
9.1 狀態空間控制系統概述 285
9.2 狀態的基本概念 287
9.3 狀態空間方程 287
9.4 狀態空間表達式的標準型 288
9.4.1 對角標準型 288
9.4.2 約當標準型 289
9.4.3 能控標準型 291
9.4.4 能觀標準型 294
9.5 極點配置 296
9.5.1 單輸入系統的極點配置 297
9.5.2 多輸入系統的極點配置 298
9.5.3 極點配置的實例應用 300
9.6 二次型最優控制 309
9.6.1 無限時間LQ狀態調節 310
9.6.2 無限時間LQ輸出調節 312
9.6.3 離散二次型最優控制 314
9.7 狀態反饋控制系統 316
9.7.1 全維狀態觀測器的控制器 317
9.7.2 全維狀態觀測器的調節器 318
第10章 MATLAB魯棒控制器分析 327
10.1 魯棒控制問題概述 327
10.1.1 小增益 327
10.1.2 標準魯棒性 328
10.1.3 控制概述 328
10.2 魯棒控制系統的MATLAB法 330
10.2.1 魯棒控制工具箱法 330
10.2.2 系統矩陣法 332
10.2.3 不確定系統法 333
10.3 范數魯棒控制器的設計 335
10.3.1 魯棒控制器的設計 335
10.3.2 魯棒控制器的實現 336
10.4 魯棒控制的其他函數 346
10.4.1 混合靈敏度函數 346
10.4.2 回路成型函數 348
10.4.3 分析的綜合魯棒控制器設計 351
10.5 線性矩陣不等式 353
10.5.1 線性不等式的描述 353
10.5.2 線性矩陣不等式的MATLAB求解 354
第11章 MATLAB智能控制分析 361
11.1 智能控制概述 361
11.1.1 智能控制與傳統控制的比較 361
11.1.2 智能控制的主要方法 362
11.1.3 智能控制的研究熱點 362
11.2 神經網絡控制系統 362
11.2.1 神經網絡概述 362
11.2.2 神經自適應PID控制 365
11.2.3 神經網絡的智能控制 365
11.3 三種典型的神經網絡控制系統 367
11.3.1 模型預測控制 367
11.3.2 反饋線性化控制 374
11.3.3 模型參考控制 377
11.4 模糊邏輯控制系統 382
11.4.1 模糊控制概述 382
11.4.2 帶PID功能的模糊控制器 387
11.5 MATLAB模糊邏輯工具箱的實現 388
11.5.1 模糊推理系統的基本類型 389
11.5.2 模糊邏輯工具箱函數 390
11.5.3 模糊推理的應用實例 396
11.5.4 模糊邏輯工具箱圖形用戶界面 400
11.5.5 模糊邏輯系統模塊 407
11.5.6 模糊推理系統的實現 408
11.6 遺傳算法 415
11.6.1 遺傳算法概述 415
11.6.2 遺傳算法的實現 416
參考文獻 421 |
| 序： |
