《基于微控制器的经典控制理论与现代控制技术――设计、实现与应用》【美】白英（Ying Bai ） 【美】 | PDF下载|ePub下载
基于微控制器的经典控制理论与现代控制技术――设计、实现与应用 版权信息
- 出版社：机械工业出版社
- 出版时间：2018-01-01
- ISBN：9787111751397
- 条形码：9787111751397 ; 978-7-111-75139-7
基于微控制器的经典控制理论与现代控制技术――设计、实现与应用 本书特色
本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。
基于微控制器的经典控制理论与现代控制技术――设计、实现与应用 内容简介
本书介绍了基于微控制器的经典控制理论与现代控制技术，包括PID控制、一型模糊逻辑控制和区间二型模糊逻辑控制。全书共9章，第1章为绪论；第2、4～7章介绍了不同领域中应用的经典控制理论和现代控制技术；第3、8、9章介绍了特定的微控制器、微控制器评估板、外围设备和接口，以及针对闭环控制系统开发和构建的专业控制程序软件包。借助应用案例，本书分析了各种MATLAB控制工具箱及相关的控制函数和工具的使用特点，展示了运用MATLAB Simulink进行相关仿真的研究成果。此外，本书附录提供了一套完整的说明和指导，可以帮助读者轻松快速地下载并安装开发工具和工具包。 本书系统性强、内容翔实、案例丰富，编排结构适于教学使用，可供高等院校自动化类、电气信息类、电子信息类和计算机类等相关专业以及“新工科”专业的本科生、研究生和教师使用，还可供控制编程人员、软件工程师和科研工作者参考。
基于微控制器的经典控制理论与现代控制技术――设计、实现与应用 目录
目录
译者序
先进工业控制丛书主编简介
先进工业控制丛书简介
原丛书前言
原书序
致谢
作者简介
商标和版权
第1章绪论
1.1TM4C123GH6PM微控制器开发工具和工具包
1.2本书的主要特点
1.3本书的适用人群
1.4本书的主要内容
1.5本书的结构及使用建议
1.6源代码和示例项目的使用方法
1.7读者支持
第2章控制系统基本原理
2.1引言
2.2开环控制系统
2.3闭环(反馈)控制系统
2.4拉普拉斯变换简介
2.5传递函数和控制框图
2.6极点和零点
2.7线性时不变控制系统
2.7.1时不变系统
2.7.2线性系统
2.8非线性时变控制系统
2.9连续控制系统
2.10离散和数字控制系统
2.11本章小结
课后习题
第3章TivaTM C系列LaunchPadTM――TM4C123GXL简介
3.1引言
3.2硬件包简介
3.2.1TM4C123GH6PM微控制器概述
3.2.2TivaTM C系列LaunchPadTM TM4C123GXL评估板
3.2.3EduBASE ARM�k Trainer简介
3.2.4其他相关外围设备和接口简介
3.3软件包简介
3.3.1ARM微控制器开发套件概述
3.3.2下载并安装开发套件和指定固件
3.3.3集成开发环境Keil�kMDK简介
3.3.4C系列TivaWareTM软件包简介
3.3.5TivaTM C系列LaunchPadTM调试适配器及其驱动程序
3.4使用Keil�k MDK-ARM�k μVision5 IDE构建基本项目的开发步骤
3.5本章小结
课后习题
第4章系统数学模型和模型识别
4.1引言
4.2常见系统的数学模型
4.2.1机械传动系统的模型
4.2.2电路系统的模型
4.2.3机电系统的模型
4.3极点与阶跃响应的关系
4.4系统模型的主要特性
4.4.1终值定理
4.4.2稳态误差
4.4.3稳定性
4.4.4物理系统的线性近似
4.4.5系统模型使用的主要MATLAB函数
4.5系统模型识别
4.6MATLAB�kSystem Identification ToolBoxTM简介
4.6.1过程模型
4.6.2系统识别工具(GUI)
4.6.3非线性ARX模型
4.7案例研究：识别直流电动机Mitsumi 448 PPR
4.7.1Mitsumi 448 PPR电动机和旋转编码器
4.7.2TM4C123GH6PM中的QEI模块和寄存器
4.7.3TM4C123GH6PM中的PWM模块
4.7.4校准旋转编码器识别反馈通道
4.7.5识别目标直流电动机的动态模型
4.8本章小结
课后习题和实验
第5章经典线性控制系统――PID控制系统
5.1PID控制系统简介
5.2根轨迹法设计PID控制器
5.2.1根轨迹法简介
5.2.2绘制根轨迹
5.2.3根轨迹法设计补偿器的一般注意事项
5.2.4根轨迹法设计的相位超前补偿器
5.2.5根轨迹法设计的相位滞后补偿器
5.2.6根轨迹法设计补偿器的计算机辅助方法
5.3频率响应法设计PID控制器
5.3.1频率响应法的主要特点
5.3.2伯德图法设计补偿器的一般注意事项
5.3.3伯德图法设计相位超前补偿器
5.3.4伯德图法设计相位滞后补偿器
5.3.5伯德图法设计PID控制器
5.3.6伯德图法设计补偿器的计算机辅助方法
5.3.7奈奎斯特稳定判据
5.4状态空间法设计PID控制器
5.4.1状态空间变量
5.4.2状态空间中的系统传递函数和特征值
5.4.3框图和状态空间设计
5.4.4极点配置控制律设计
5.4.5估计器设计
5.4.6结合补偿进行控制和估计
5.4.7引入参考输入
5.4.8积分控制
5.4.9可控性和可观测性
5.4.10使用状态反馈控制进行极点配置
5.5案例研究：设计和构建直流电动机系统PID控制器
5.5.1连续和离散的PID闭环控制系统
5.5.2构建PID控制器控制软件
5.6本章小结
课后习题和实验
第6章实用非线性控制系统
6.1非线性系统分析的MATLAB Simulink仿真基础
6.1.1单摆的Simulink模型
6.1.2主从式视距跟踪的Simulink模型
6.1.3案例研究：飞机着陆建模与控制
6.2非线性系统分析的MATLAB Simulink高级应用
6.2.1两种群生长模型的Simulink模型批量仿真
6.2.2案例研究：传染病传播的参数辨识和免疫控制策略的制定
6.3控制系统在环仿真案例：葡萄糖-胰岛素动力学
6.4基于继电器的简单控制系统
6.4.1不采用继电器控制的方式
6.4.2位置和速度反馈的继电器控制――滑动现象
6.4.3*小时间继电器控制――砰砰控制
6.5滑模控制
6.5.1具有建模不确定性的一阶系统跟踪控制
6.5.2超越一阶系统的滑模控制
6.6基于李雅普诺夫函数综合的控制设计
6.6.1李雅普诺夫稳定性理论综述
6.6.2基于李雅普诺夫综合理论的控制设计函数
6.7本章小结
课后习题
参考文献
第7章模糊逻辑控制系统
7.1模糊逻辑控制技术
7.2模糊集合
7.2.1典型集合及其运算
7.2.2典型集合到函数的映射
7.2.3模糊集合及其运算
7.2.4典型集合与模糊集合的比较
7.3模糊化与隶属函数
7.4模糊控制规则
7.4.1模糊映射规则
7.4.2模糊隐含规则
7.5去模糊化和查找表
7.5.1*大值平均值(MOM)法
7.5.2重心(COG)法
7.5.3高度法(HM)
7.5.4查找表
7.5.5离线与在线去模糊化
7.6模糊逻辑控制系统的结构
7.6.1模糊比例微分(PD)控制器
7.6.2模糊比例积分(PI)控制器
7.7MATLAB模糊逻辑工具箱简介
7.7.1模糊推理函数
7.7.2模糊逻辑工具箱图形用户界面工具(FLTGUIT)
7.8用模糊逻辑工具箱实现模糊逻辑控制
7.8.1FLTGUIT在直流电动机系统中的应用
7.8.2模糊函数模糊逻辑控制的应用
7.9模糊逻辑控制器的调谐
7.10用Simulink�k实现模糊逻辑控制
7.11PID控制器与模糊逻辑控制器的比较
7.11.1仿真研究
7.11.2实验研究
7.12本章小结
课后习题和实验
第8章TM4C123G MCU系统的模糊逻辑控制器设计
8.1引言
8.2模糊逻辑闭环控制系统的实现
8.2.1模糊化过程
8.2.2控制规则设计
8.2.3去模糊化过程
8.3模糊逻辑控制器在直流电动机控制系统中的应用
8.4案例研究：构建模糊逻辑控制项目FZControl
8.5利用在线模糊推理系统获取实时模糊控制输出
8.5.1生成Visual C 界面项目访问MATLAB FIS
8.5.2生成完整项目获取在线模糊输出
8.6本章小结
实验
第9章区间二型模糊逻辑控制器
9.1一型和区间二型模糊集合简介
9.2区间二型模糊集合运算
9.3区间二型模糊逻辑系统
9.4Karnik-Mendel(KM)算法
9.5区间二型模糊逻辑系统示例
9.6设计和构建直流电动机系统的区间二型模糊逻辑控制器
9.7区间二型模糊逻辑控制系统的仿真研究
9.7.1创建FIS――IT2FL_LTS仿真框图模型
9.7.2IT2FL_LTS模型的仿真结果
9.8PID、一型模糊逻辑控制和区间二型模糊逻辑控制间的比较
9.8.1正常时滞系统的仿真研究比较
9.8.2长时滞系统的仿真研究比较
9.8.3随机噪声系统的仿真研究比较
9.8.4模型不确定系统的仿真研究比较
9.9本章小结
实验
参考文献
附录
附录A下载并安装Keil MDK-ARM μVision 5.24a
附录B下载并安装TivaWare SW-EK-TM4C123GXL软件包
附录C下载并安装Stellaris ICDI和设置虚拟COM端口
译者序
先进工业控制丛书主编简介
先进工业控制丛书简介
原丛书前言
原书序
致谢
作者简介
商标和版权
第1章绪论
1.1TM4C123GH6PM微控制器开发工具和工具包
1.2本书的主要特点
1.3本书的适用人群
1.4本书的主要内容
1.5本书的结构及使用建议
1.6源代码和示例项目的使用方法
1.7读者支持
第2章控制系统基本原理
2.1引言
2.2开环控制系统
2.3闭环(反馈)控制系统
2.4拉普拉斯变换简介
2.5传递函数和控制框图
2.6极点和零点
2.7线性时不变控制系统
2.7.1时不变系统
2.7.2线性系统
2.8非线性时变控制系统
2.9连续控制系统
2.10离散和数字控制系统
2.11本章小结
课后习题
第3章TivaTM C系列LaunchPadTM――TM4C123GXL简介
3.1引言
3.2硬件包简介
3.2.1TM4C123GH6PM微控制器概述
3.2.2TivaTM C系列LaunchPadTM TM4C123GXL评估板
3.2.3EduBASE ARM�k Trainer简介
3.2.4其他相关外围设备和接口简介
3.3软件包简介
3.3.1ARM微控制器开发套件概述
3.3.2下载并安装开发套件和指定固件
3.3.3集成开发环境Keil�kMDK简介
3.3.4C系列TivaWareTM软件包简介
3.3.5TivaTM C系列LaunchPadTM调试适配器及其驱动程序
3.4使用Keil�k MDK-ARM�k μVision5 IDE构建基本项目的开发步骤
3.5本章小结
课后习题
第4章系统数学模型和模型识别
4.1引言
4.2常见系统的数学模型
4.2.1机械传动系统的模型
4.2.2电路系统的模型
4.2.3机电系统的模型
4.3极点与阶跃响应的关系
4.4系统模型的主要特性
4.4.1终值定理
4.4.2稳态误差
4.4.3稳定性
4.4.4物理系统的线性近似
4.4.5系统模型使用的主要MATLAB函数
4.5系统模型识别
4.6MATLAB�kSystem Identification ToolBoxTM简介
4.6.1过程模型
4.6.2系统识别工具(GUI)
4.6.3非线性ARX模型
4.7案例研究：识别直流电动机Mitsumi 448 PPR
4.7.1Mitsumi 448 PPR电动机和旋转编码器
4.7.2TM4C123GH6PM中的QEI模块和寄存器
4.7.3TM4C123GH6PM中的PWM模块
4.7.4校准旋转编码器识别反馈通道
4.7.5识别目标直流电动机的动态模型
4.8本章小结
课后习题和实验
第5章经典线性控制系统――PID控制系统
5.1PID控制系统简介
5.2根轨迹法设计PID控制器
5.2.1根轨迹法简介
5.2.2绘制根轨迹
5.2.3根轨迹法设计补偿器的一般注意事项
5.2.4根轨迹法设计的相位超前补偿器
5.2.5根轨迹法设计的相位滞后补偿器
5.2.6根轨迹法设计补偿器的计算机辅助方法
5.3频率响应法设计PID控制器
5.3.1频率响应法的主要特点
5.3.2伯德图法设计补偿器的一般注意事项
5.3.3伯德图法设计相位超前补偿器
5.3.4伯德图法设计相位滞后补偿器
5.3.5伯德图法设计PID控制器
5.3.6伯德图法设计补偿器的计算机辅助方法
5.3.7奈奎斯特稳定判据
5.4状态空间法设计PID控制器
5.4.1状态空间变量
5.4.2状态空间中的系统传递函数和特征值
5.4.3框图和状态空间设计
5.4.4极点配置控制律设计
5.4.5估计器设计
5.4.6结合补偿进行控制和估计
5.4.7引入参考输入
5.4.8积分控制
5.4.9可控性和可观测性
5.4.10使用状态反馈控制进行极点配置
5.5案例研究：设计和构建直流电动机系统PID控制器
5.5.1连续和离散的PID闭环控制系统
5.5.2构建PID控制器控制软件
5.6本章小结
课后习题和实验
第6章实用非线性控制系统
6.1非线性系统分析的MATLAB Simulink仿真基础
6.1.1单摆的Simulink模型
6.1.2主从式视距跟踪的Simulink模型
6.1.3案例研究：飞机着陆建模与控制
6.2非线性系统分析的MATLAB Simulink高级应用
6.2.1两种群生长模型的Simulink模型批量仿真
6.2.2案例研究：传染病传播的参数辨识和免疫控制策略的制定
6.3控制系统在环仿真案例：葡萄糖-胰岛素动力学
6.4基于继电器的简单控制系统
6.4.1不采用继电器控制的方式
6.4.2位置和速度反馈的继电器控制――滑动现象
6.4.3*小时间继电器控制――砰砰控制
6.5滑模控制
6.5.1具有建模不确定性的一阶系统跟踪控制
6.5.2超越一阶系统的滑模控制
6.6基于李雅普诺夫函数综合的控制设计
6.6.1李雅普诺夫稳定性理论综述
6.6.2基于李雅普诺夫综合理论的控制设计函数
6.7本章小结
课后习题
参考文献
第7章模糊逻辑控制系统
7.1模糊逻辑控制技术
7.2模糊集合
7.2.1典型集合及其运算
7.2.2典型集合到函数的映射
7.2.3模糊集合及其运算
7.2.4典型集合与模糊集合的比较
7.3模糊化与隶属函数
7.4模糊控制规则
7.4.1模糊映射规则
7.4.2模糊隐含规则
7.5去模糊化和查找表
7.5.1*大值平均值(MOM)法
7.5.2重心(COG)法
7.5.3高度法(HM)
7.5.4查找表
7.5.5离线与在线去模糊化
7.6模糊逻辑控制系统的结构
7.6.1模糊比例微分(PD)控制器
7.6.2模糊比例积分(PI)控制器
7.7MATLAB模糊逻辑工具箱简介
7.7.1模糊推理函数
7.7.2模糊逻辑工具箱图形用户界面工具(FLTGUIT)
7.8用模糊逻辑工具箱实现模糊逻辑控制
7.8.1FLTGUIT在直流电动机系统中的应用
7.8.2模糊函数模糊逻辑控制的应用
7.9模糊逻辑控制器的调谐
7.10用Simulink�k实现模糊逻辑控制
7.11PID控制器与模糊逻辑控制器的比较
7.11.1仿真研究
7.11.2实验研究
7.12本章小结
课后习题和实验
第8章TM4C123G MCU系统的模糊逻辑控制器设计
8.1引言
8.2模糊逻辑闭环控制系统的实现
8.2.1模糊化过程
8.2.2控制规则设计
8.2.3去模糊化过程
8.3模糊逻辑控制器在直流电动机控制系统中的应用
8.4案例研究：构建模糊逻辑控制项目FZControl
8.5利用在线模糊推理系统获取实时模糊控制输出
8.5.1生成Visual C 界面项目访问MATLAB FIS
8.5.2生成完整项目获取在线模糊输出
8.6本章小结
实验
第9章区间二型模糊逻辑控制器
9.1一型和区间二型模糊集合简介
9.2区间二型模糊集合运算
9.3区间二型模糊逻辑系统
9.4Karnik-Mendel(KM)算法
9.5区间二型模糊逻辑系统示例
9.6设计和构建直流电动机系统的区间二型模糊逻辑控制器
9.7区间二型模糊逻辑控制系统的仿真研究
9.7.1创建FIS――IT2FL_LTS仿真框图模型
9.7.2IT2FL_LTS模型的仿真结果
9.8PID、一型模糊逻辑控制和区间二型模糊逻辑控制间的比较
9.8.1正常时滞系统的仿真研究比较
9.8.2长时滞系统的仿真研究比较
9.8.3随机噪声系统的仿真研究比较
9.8.4模型不确定系统的仿真研究比较
9.9本章小结
实验
参考文献
附录
附录A下载并安装Keil MDK-ARM μVision 5.24a
附录B下载并安装TivaWare SW-EK-TM4C123GXL软件包
附录C下载并安装Stellaris ICDI和设置虚拟COM端口
基于微控制器的经典控制理论与现代控制技术――设计、实现与应用 作者简介
白颖，是约翰逊 C.史密斯大学（Johnson C.Simith University），计算机科学与工程系教授。他的研究领域包括智能控制、软计算、混合语言编程、模糊逻辑控制、机器人控制、机器人校准和模糊多准则决策等。Ying Bai博士有着丰富的行业经验，在Motorola MMS、Schlumberger ATE Technology、Immix TeleCom和Lam Research等公司担任软件工程师或高级软件工程师。兹维・S.罗斯，博士分别于1974年和1979年在以色列理工学院获得电气工程学士和硕士学位，并于1983年在凯斯西储大学（Case Western Reserve University）获得系统工程博士学位。随后，他加入了佛罗里达大西洋大学（Florida Atlantic University，FAU）工程与计算机科学学院，目前是该学院计算机与电气工程系和计算机科学系的教授。
