控制系统的数字仿真及计算机辅助设计PDF电子书下载

目录 1

第一章　概论 1

§1.1　仿真技术概述 1

1.1.1　仿真技术简介 1

1.1.2　仿真技术的应用与发展 3

§1.2　计算机辅助设计控制系统的形成与发展 4

第二章　连续系统数学模型表示方法及实现 6

§2.1　连续系统的数学模型表示方法 6

2.1.1　连续时间模型 6

2.1.2　离散时间模型 7

2.1.3　连续一离散混合模型 8

2.1.4　数学模型之间的转换 9

§2.2　实现问题 11

2.2.1　可控标准型 11

2.2.2　可观标准型 13

2.2.3　对角标准型 16

2.2.4　若当标准型 17

第三章　连续系统离散化方法 20

§3.1　引言 20

3.1.1　解析解与数值解 20

3.1.2　常微分方程初值问题和边值问题 20

3.1.3　线性常微分方程组的稳定性 21

3.1.4　病态微分方程组 23

3.1.5　数值解的稳定性 23

3.1.6　数值计算中误差的来源 28

§3.2　数值分析方法 28

3.2.1　化导数为差商的方法 29

3.2.2　泰勒展式法 29

§3.3　常用的数值积分法 30

3.2.3　数值积分法 30

3.3.1　单步法 31

3.3.2　多步法 35

3.3.3　预估—校正方法 36

3.3.4　数值积分方法的选择 38

§3.4　离散相似法离散连续系统 39

3.4.1　连续系统状态方程的离散化 39

3.4.2　连续系统传递函数的离散化 43

3.4.3　快速数字仿真算法 44

3.4.4　信号重构 46

3.4.5　保持器的传递函数及其频率特性 49

3.4.6　离散相似模型的修正 55

4.1.2　面向系统结构图的数字仿真 58

4.1.1　面向闭环系统微分方程的数字仿真 58

§4.1　仿真模型的结构 58

第四章　连续控制系统的仿真 58

§4.2　典型环节的离散化系数及其差分方程 61

§4.3　控制系统结构的数值表示方法 64

§4.4　非线性系统的仿真 68

§4.5　关于仿真误差及数值稳定性问题 74

第五章　采样控制系统的数字仿真 77

§5.1　计算机控制系统的仿真 77

§5.2　数字控制器的仿真 78

§5.3　差分方程的仿真 79

第六章　计算机辅助建立系统动态模型 81

§6.1　用经典时域辨识法建立数学模型 81

6.1.1　阶跃响应与方波响应 81

6.1.2　低阶传递函数模型的建立 83

6.1.3　从响应曲线求对象的微分方程模型 87

6.2.1　由系统脉冲过渡函数g（t）计算频率特性 91

§6.2　用频域法辨识系统模型 91

6.2.2　由系统的频率特性拟合传递函数 93

§6.3　用相关分析法辨识系统脉冲响应函数 100

6.3.1　相关分析法的理论基础 102

6.3.2　相关函数的实验求取方法 103

6.3.3　用白噪声测定系统的脉冲响应 104

6.3.4　用伪随机信号来辨识脉冲响应函数 105

第七章　基于频率域的控制系统计算机辅助分析与设计 108

§7.1　单变量系统的稳定性分析 108

7.1.1　劳斯（Routh）判据 108

7.1.2　霍尔维茨（Hurwitz）稳定判据 111

§7.2　传递函数的频率特性计算 112

7.2.1　因式分解形式的传递函数频率特性计算 112

7.2.2　直接计算多项式表示的传递函数频率特性 114

7.2.3　系统的稳定裕度 115

§7.3　基于频域法的单变量控制系统计算机辅助设计 117

7.3.1　基于频域法的串联校正原理 117

7.3.2　校正装置传递函数的计算 118

§7.4　多变量系统设计的现代频域方法简介 122

7.4.1　概述 122

7.4.2　基本概念 122

7.4.3　现代频域方法简介 125

第八章　基于时间域的线性控制系统计算机辅助设计 130

§8.1　状态反馈和极点配置 130

8.1.1　系统的状态能控性和状态能观性 130

8.1.2　状态反馈和输出反馈 131

8.1.3　单输入系统的极点配置 132

8.1.4　多输入系统的极点配置 133

§8.2　具有线性二次型性能指标的最优控制系统 133

8.2.1　概述 133

8.2.2　状态调节器 135

8.2.3　最优线性输出调节器问题 138

8.2.4　具有期望衰减度的线性二次型调节器 140

§8.3　鲁棒控制器 141

8.3.1　概述 141

8.3.2　鲁棒控制器的定义 142

8.3.3　鲁棒控制器的存在条件 143

8.3.4　鲁棒控制器的结构 143

8.3.5　鲁棒控制器的性质 145

§8.4　计算机辅助设计控制系统的工程应用实例 146

8.4.1　造纸生产过程简介 146

8.4.2　计算机辅助建立纸机模型 147

8.4.3　控制系统计算机辅助设计 148

8.4.4　控制系统实施 153

§9.1　简介 155

第九章　计算机辅助控制系统设计 155

§9.2　CAD技术和CAD软件的发展 158

9.2.1　CAD技术 158

9.2.2　CAD软件 159

§9.3　MATLAB类CACSD软件包 161

9.3.1　CTRL-C 162

9.3.2 MATRIXx 168

9.3.3 CONTROL.Lab 175

9.3.4 PC-MATLAB 176

9.3.5 MATLAB工具箱 178

§9.4 其它设计软件 179

9.4.1 CADACS（KEDDC） 179

9.4.2 L-A-S 182

§9.5 CACSD工具综述 183

§9.6 CACSD软件展望 184

参考文献 186