《基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真及应用》王宏伟 于驰 孟范伟 | PDF下载|ePub下载
基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真及应用 版权信息
- 出版社：机械工业出版社
- 出版时间：2022-09-01
- ISBN：9787111710691
- 条形码：9787111710691 ; 978-7-111-71069-1
基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真及应用 本书特色
适读人群 ：高等院校自动化、电气工程、计算机应用等专业高年级本科生和研究生教学参考用书一本内容和实例特别适合高年级本科生和研究生教学和科研的参考书，涵盖了控制理论里涉及的理论如何在仿真中实现。实例丰富，程序详细，结果清晰。通过本书，可以从大量知识中解脱出来，快速掌握仿真并上手。
基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真及应用 内容简介
本书紧密结合教学及科研工作实践，内容包括MATLAB/Simulink基础知识、控制系统数学模型、时域分析法、根轨迹分析与设计、频域分析与设计、状态空间分析与设计、离散控制系统、控制系统PID控制器设计、非线性系统分析等。每章利用实例来帮助读者理解MATLAB/Simulink在控制系统仿真中的应用。全书内容由浅入深、图文并茂，可作为高等院校自动化、电气工程、计算机应用等专业高年级本科生和研究生教学参考用书，也可供相关领域工程技术人员参考。
基于MATLAB/Simulink的控制系统仿真及应用 目录
前言
第1章控制系统与仿真概述
1.1引言
1.2控制系统概述
1.2.1控制系统基本概念
1.2.2控制系统的控制方式
1.2.3控制系统的组成
1.2.4控制系统的分类
1.3仿真技术概述
1.3.1计算机仿真基本概况
1.3.2控制系统仿真基本概况
1.3.3控制系统仿真的发展及分类
1.4MATLAB/Simulink下的控制系统仿真
1.5本章小结
第2章MATLAB程序设计基础
2.1引言
2.2MATLAB概述
2.2.1MATLAB的产生与发展
2.2.2MATLAB的特点
2.3MATLAB工作环境
2.3.1MATLAB的启动与退出
2.3.2MATLAB窗口界面
2.3.3MATLAB帮助系统
2.4MATLAB语言基础
2.4.1MATLAB语言的变量
2.4.2MATLAB语言的常量
2.4.3MATLAB语言的数据类型
2.4.4MATLAB语言的特殊运算符号
2.5MATLAB矩阵
2.5.1一般矩阵的创建
2.5.2特殊矩阵的创建
2.5.3冒号的作用
2.6基本运算
2.6.1算术运算
2.6.2关系运算
2.6.3逻辑运算
2.7程序设计
2.7.1M文件
2.7.2程序控制结构
2.8本章小结
第3章MATLAB图形处理
3.1引言
3.2二维图形绘制
3.2.1绘制二维曲线
3.2.2图形修饰
3.2.3多图形绘制
3.2.4其他二维图形绘制
3.3三维图形绘制
3.3.1三维曲线绘制
3.3.2三维曲面绘制
3.3.3其他三维图形绘制
3.4隐函数图形绘制
3.5动态图形绘制
3.5.1创建逐帧动画
3.5.2创建轨迹动画
3.6本章小结
第4章Simulink仿真环境
4.1引言
4.2Simulink操作基础
4.2.1Simulink的启动与退出
4.2.2Simulink常用模块库
4.3仿真模型的建立
4.3.1模块库的选择
4.3.2模块的操作
4.3.3模块的连接
4.3.4模块的参数设置
4.4系统仿真实例
4.5子系统的创建与封装
4.5.1子系统的创建
4.5.2子系统的封装
4.6S函数设计与应用
4.6.1S函数的基本结构
4.6.2S函数设计举例
4.7本章小结
第5章控制系统数学模型
5.1引言
5.2微分方程建立及其MATLAB描述
5.3拉氏变换及其MATLAB描述
5.4传递函数建立及其MATLAB描述
5.4.1多项式传递函数模型
5.4.2零极点传递函数模型
5.4.3状态空间模型
5.4.4Simulink中的控制系统模型表示
5.5系统模型的相互转换
5.6系统模型间的连接
5.6.1串联结构
5.6.2并联结构
5.6.3反馈结构
5.6.4复杂结构
5.7本章小结
第6章时域分析法
6.1引言
6.2时域分析函数及性能指标
6.2.1时域分析函数
6.2.2性能指标
6.3系统阶跃响应
6.3.1标准二阶系统模型及MATLAB描述
6.3.2二阶系统时域分析
6.3.3二阶系统特征参数对时域响应性能的影响
6.3.4高阶系统阶跃响应
6.4高阶系统的稳定性分析
6.4.1特征方程的根对稳定性的影响
6.4.2系统零极点对稳定性的影响
6.4.3系统开环增益对稳定性的影响
6.5控制系统稳态误差
6.5.1计算稳态误差
6.5.2提高或消除稳态误差
6.6本章小结
第7章根轨迹分析与设计
7.1引言
7.2根轨迹的绘制与分析
7.2.1绘制常规根轨迹
7.2.2计算根轨迹增益函数
7.2.3利用根轨迹判断分析系统的性能
7.2.4其他形式根轨迹
7.3根轨迹的校正设计
7.3.1根轨迹串联超前校正
7.3.2根轨迹串联滞后校正
7.4根轨迹分析与设计工具箱
7.5本章小结
第8章频域分析与设计
8.1引言
8.2绘制Nyquist图
8.3绘制Bode图
8.4绘制Nichols图
8.5频域法校正设计
8.5.1频域法串联超前校正
8.5.2频域法串联滞后校正
8.6本章小结
第9章状态空间分析与设计
9.1引言
9.2线性系统的状态空间描述
9.2.1利用MATLAB建立状态空间模型
9.2.2利用MATLAB化简状态空间标准型
9.2.3利用MATLAB求解状态方程
9.3线性系统的可控性和可观测性
9.3.1线性系统可控性
9.3.2线性系统可观测性
9.4基于状态空间模型的反馈结构控制器设计
9.4.1状态反馈
9.4.2输出反馈
9.4.3闭环系统的状态可控性和可观性
9.4.4极点配置
9.4.5二次型指标优化控制器
9.5线性系统的状态观测器设计
9.5.1全维状态观测器
9.5.2降维状态观测器
9.6线性系统的稳定性分析
9.6.1李雅普诺夫意义下的稳定性
9.6.2李雅普诺夫**法（间接法）
9.6.3李雅普诺夫第二法（直接法）
9.6.4线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析
9.7本章小结
第10章离散控制系统
10.1引言
10.2离散系统数学模型MATLAB描述
10.2.1离散系统时域数学模型MATLAB描述
10.2.2离散系统频域数学模型MATLAB描述
10.2.3连续系统与离散系统数学模型之间的转换
10.3离散系统Simulink模块描述
10.4离散系统曲线绘制
10.4.1离散系统的时域响应曲线
10.4.2离散系统的根轨迹
10.4.3离散系统的频域曲线
10.5离散系统的稳定性分析
10.6离散系统的校正
10.6.1数字控制器的设计
10.6.2采样控制系统的少拍设计
10.7本章小结
第11章控制系统PID控制器设计
11.1引言
11.2PID控制基本原理
11.3连续系统的模拟PID控制及仿真
11.4数字PID控制及仿真
11.4.1位置式PID控制算法及仿真
11.4.2增量式PID控制算法及仿真
11.5PID参数整定
11.6本章小结
第12章非线性系统分析
12.1引言
12.2典型非线性系统特性及MATLAB实现
12.2.1不灵敏区（死区）非线性及MATLAB实现
12.2.2饱和非线性及MATLAB实现
12.2.3间隙非线性及MATLAB实现
12.3相平面法
12.3.1相平面的基础知识
12.3.2相轨迹的MATLAB实现
12.4描述函数法
12.4.1描述函数法的定义
12.4.2描述函数法的计算
12.4.3非线性系统的稳定性分析
12.4.4非线性系统的自振分析
12.4.5描述函数法的MATLAB实现
12.5本章小结
参考文献
第1章控制系统与仿真概述
1.1引言
1.2控制系统概述
1.2.1控制系统基本概念
1.2.2控制系统的控制方式
1.2.3控制系统的组成
1.2.4控制系统的分类
1.3仿真技术概述
1.3.1计算机仿真基本概况
1.3.2控制系统仿真基本概况
1.3.3控制系统仿真的发展及分类
1.4MATLAB/Simulink下的控制系统仿真
1.5本章小结
第2章MATLAB程序设计基础
2.1引言
2.2MATLAB概述
2.2.1MATLAB的产生与发展
2.2.2MATLAB的特点
2.3MATLAB工作环境
2.3.1MATLAB的启动与退出
2.3.2MATLAB窗口界面
2.3.3MATLAB帮助系统
2.4MATLAB语言基础
2.4.1MATLAB语言的变量
2.4.2MATLAB语言的常量
2.4.3MATLAB语言的数据类型
2.4.4MATLAB语言的特殊运算符号
2.5MATLAB矩阵
2.5.1一般矩阵的创建
2.5.2特殊矩阵的创建
2.5.3冒号的作用
2.6基本运算
2.6.1算术运算
2.6.2关系运算
2.6.3逻辑运算
2.7程序设计
2.7.1M文件
2.7.2程序控制结构
2.8本章小结
第3章MATLAB图形处理
3.1引言
3.2二维图形绘制
3.2.1绘制二维曲线
3.2.2图形修饰
3.2.3多图形绘制
3.2.4其他二维图形绘制
3.3三维图形绘制
3.3.1三维曲线绘制
3.3.2三维曲面绘制
3.3.3其他三维图形绘制
3.4隐函数图形绘制
3.5动态图形绘制
3.5.1创建逐帧动画
3.5.2创建轨迹动画
3.6本章小结
第4章Simulink仿真环境
4.1引言
4.2Simulink操作基础
4.2.1Simulink的启动与退出
4.2.2Simulink常用模块库
4.3仿真模型的建立
4.3.1模块库的选择
4.3.2模块的操作
4.3.3模块的连接
4.3.4模块的参数设置
4.4系统仿真实例
4.5子系统的创建与封装
4.5.1子系统的创建
4.5.2子系统的封装
4.6S函数设计与应用
4.6.1S函数的基本结构
4.6.2S函数设计举例
4.7本章小结
第5章控制系统数学模型
5.1引言
5.2微分方程建立及其MATLAB描述
5.3拉氏变换及其MATLAB描述
5.4传递函数建立及其MATLAB描述
5.4.1多项式传递函数模型
5.4.2零极点传递函数模型
5.4.3状态空间模型
5.4.4Simulink中的控制系统模型表示
5.5系统模型的相互转换
5.6系统模型间的连接
5.6.1串联结构
5.6.2并联结构
5.6.3反馈结构
5.6.4复杂结构
5.7本章小结
第6章时域分析法
6.1引言
6.2时域分析函数及性能指标
6.2.1时域分析函数
6.2.2性能指标
6.3系统阶跃响应
6.3.1标准二阶系统模型及MATLAB描述
6.3.2二阶系统时域分析
6.3.3二阶系统特征参数对时域响应性能的影响
6.3.4高阶系统阶跃响应
6.4高阶系统的稳定性分析
6.4.1特征方程的根对稳定性的影响
6.4.2系统零极点对稳定性的影响
6.4.3系统开环增益对稳定性的影响
6.5控制系统稳态误差
6.5.1计算稳态误差
6.5.2提高或消除稳态误差
6.6本章小结
第7章根轨迹分析与设计
7.1引言
7.2根轨迹的绘制与分析
7.2.1绘制常规根轨迹
7.2.2计算根轨迹增益函数
7.2.3利用根轨迹判断分析系统的性能
7.2.4其他形式根轨迹
7.3根轨迹的校正设计
7.3.1根轨迹串联超前校正
7.3.2根轨迹串联滞后校正
7.4根轨迹分析与设计工具箱
7.5本章小结
第8章频域分析与设计
8.1引言
8.2绘制Nyquist图
8.3绘制Bode图
8.4绘制Nichols图
8.5频域法校正设计
8.5.1频域法串联超前校正
8.5.2频域法串联滞后校正
8.6本章小结
第9章状态空间分析与设计
9.1引言
9.2线性系统的状态空间描述
9.2.1利用MATLAB建立状态空间模型
9.2.2利用MATLAB化简状态空间标准型
9.2.3利用MATLAB求解状态方程
9.3线性系统的可控性和可观测性
9.3.1线性系统可控性
9.3.2线性系统可观测性
9.4基于状态空间模型的反馈结构控制器设计
9.4.1状态反馈
9.4.2输出反馈
9.4.3闭环系统的状态可控性和可观性
9.4.4极点配置
9.4.5二次型指标优化控制器
9.5线性系统的状态观测器设计
9.5.1全维状态观测器
9.5.2降维状态观测器
9.6线性系统的稳定性分析
9.6.1李雅普诺夫意义下的稳定性
9.6.2李雅普诺夫**法（间接法）
9.6.3李雅普诺夫第二法（直接法）
9.6.4线性定常系统的李雅普诺夫稳定性分析
9.7本章小结
第10章离散控制系统
10.1引言
10.2离散系统数学模型MATLAB描述
10.2.1离散系统时域数学模型MATLAB描述
10.2.2离散系统频域数学模型MATLAB描述
10.2.3连续系统与离散系统数学模型之间的转换
10.3离散系统Simulink模块描述
10.4离散系统曲线绘制
10.4.1离散系统的时域响应曲线
10.4.2离散系统的根轨迹
10.4.3离散系统的频域曲线
10.5离散系统的稳定性分析
10.6离散系统的校正
10.6.1数字控制器的设计
10.6.2采样控制系统的少拍设计
10.7本章小结
第11章控制系统PID控制器设计
11.1引言
11.2PID控制基本原理
11.3连续系统的模拟PID控制及仿真
11.4数字PID控制及仿真
11.4.1位置式PID控制算法及仿真
11.4.2增量式PID控制算法及仿真
11.5PID参数整定
11.6本章小结
第12章非线性系统分析
12.1引言
12.2典型非线性系统特性及MATLAB实现
12.2.1不灵敏区（死区）非线性及MATLAB实现
12.2.2饱和非线性及MATLAB实现
12.2.3间隙非线性及MATLAB实现
12.3相平面法
12.3.1相平面的基础知识
12.3.2相轨迹的MATLAB实现
12.4描述函数法
12.4.1描述函数法的定义
12.4.2描述函数法的计算
12.4.3非线性系统的稳定性分析
12.4.4非线性系统的自振分析
12.4.5描述函数法的MATLAB实现
12.5本章小结
参考文献
