控制系统计算机辅助设计 MATLAB语言及应用PDF电子书下载

1.1 绪论 1

第1章 CACSD软件环境与新技术概述 1

1.2 国外CACSD软件环境综述 2

1.3 ACSL仿真语言及其应用 5

1.4 MATLAB、SIMULINK与各种CACSD工具箱 7

1.5 符号运算系统Mathematica介绍 9

1.6 控制系统计算机辅助设计领域的新方法 12

1.7 本书的基本结构和内容 14

参考文献 15

2.1 MATLAB简介 17

第2章 MATLAB语言的使用与程序设计 17

2.2 MATLAB环境的安装与基本操作 19

2.3 MATLAB的基本语句结构 21

2.4 矩阵的基本运算 25

2.5 MATLAB的控制语句 31

2.5.1 MATLAB的循环语句结构 31

2.5.2 MATLAB的条件转移语句结构 32

2.6 MATLAB的编程基础与技巧 36

2.6.1 MATLAB允许的文件类型 36

2.6.2 MATLAB工作空间及变量的管理 37

2.6.3 MATLAB的输入与输出语句 39

2.6.4 MATLAB的在线帮助系统及其应用 42

2.6.5 MATLAB下M文件及M函数的编写与调用 44

2.7 MATLAB的绘图功能 46

2.7.1 MATLAB下二维图形绘制 46

2.7.2 MATLAB下特殊坐标图形 51

2.7.3 MATLAB下图形对象的修改 54

2.7.4 MATLAB三维图形绘制 56

2.8 MATLAB编程举例 61

习题 63

参考文献 66

第3 章数值线性代数方法及MATLAB实现 67

3.1 特殊矩阵的实现 67

3.2 矩阵的特征参数运算 72

3.3 矩阵的相似变换与分解 79

3.3.1 矩阵的相似变换与正交变换 79

3.3.2 矩阵的三角分解及Cholesky分解 80

3.3.3 矩阵的奇异值分解 84

3.4 矩阵的特征值与特征向量 87

3.5 矩阵求逆与线性方程求解 91

3.5.1 矩阵求逆运算与线性方程求解 91

3.5.2 矩阵的广义逆 92

3.5.3 Kronecker积与方程求解 95

3.6 稀疏矩阵的处理 98

3.7 矩阵的非线性运算 102

3.7.1 面向矩阵各个元素的非线性运算 102

3.7.2 面向整个矩阵的非线性运算 103

3.8 数值分析的其它方法及MATLAB实现 107

3.8.1 数据处理的方法及MATLAB实现 107

3.8.2 数值积分方法及MATLAB实现 108

3.8.3 非线性方程求解及最优化 110

3.8.4 微分方程初值问题的数值解法 112

习题 115

参考文献 117

第4章 控制系统的数学模型及其转换方法 118

4.1 线性控制系统模型的基本描述方法 118

4.1.1控制系统的传递函数描述 118

4.1.2 控制系统的状态方程模型 121

4.1.3 控制系统的零极点模型 122

4.1.4 控制系统的典型连接 124

4.1.5 控制系统的结构图描述及转换 127

4.2 控制系统的稳定性分析 132

4.3 状态方程与传递函数的相互转换 136

4.4 控制系统模型的连续化与离散化 138

4.5 状态方程的标准型转换 143

4.5.1 状态方程模型的相似变换 143

4.5.2 系统的可控性及可控标准型实现 143

4.5.3 系统的可观测性及可观测标准型实现 145

4.5.4 Jordan标准型及其转换 147

4.6 状态方程的最小实现 150

4.7 状态方程的均衡实现 153

4.8.1 连续系统的模型辨识 155

4.8 控制系统辨识与降阶技术 155

4.8.2 离散时间系统的最小二乘辨识方法 159

4.8.3 控制系统的模型降阶实例 161

习题 165

参考文献 168

第5章 控制系统的计算机辅助频域与时域分析 169

5.1 控制系统的频域响应 169

5.1.1 频率响应的计算方法 169

5.1.2 频率响应曲线绘制 171

5.1.3 离散时间系统的频率响应分析 174

5.1.4 时间延迟系统的频率响应 176

5.2 线性系统的时间响应分析 178

5.3 系统框图输入与仿真工具SIMULINK 181

5.3.1 控制系统框图模型建立 182

5.3.2 利用SIMULINK进行数字仿真 189

5.3.3 SIMULINK其它模块库内容概述 193

5.4 SIMULINK使用的高级技术 194

5.4.1 SIMULINK模块的安排 195

5.4.2 构造SIMULINK型模块 196

5.4.3 模型线性化方法及SIMULINK实现 198

5.4.4 S函数的编写与使用 201

5.4.5 SIMULINK界面设置 203

5.5 SIMULINK仿真举例 204

5.6 连续随机输入系统的仿真算法 207

5.6.1 传统仿真方法的不适用性 207

5.6.2 线性系统的仿真算法 208

5.6.3 近似仿真方法 210

5.7 非线性系统的频率响应分析 212

5.7.1 仿真分析算法 212

5.7.2 初始状态向量的较精确近似 214

5.7.3 频率分析的MATLAB程序实现 214

习题 216

参考文献 219

6.1 引言 221

6.2 多变量系统的频域设计方法 221

6.2.1 多变量系统的数学模型及标准型表示 221

第6章 控制系统计算机辅助设计（频域方法） 221

6.2.2 多变量系统的频率响应 224

6.2.3 对角占优系统与伪对角化 230

6.3 多变量系统的其它设计方法 242

6.3.1 多变量系统的特征轨迹方法 243

6.3.2 多变量系统的参数最优化设计 249

6.4 自整定PID控制策略 253

6.4.1 Ziegler-Nichols经验公式 254

6.4.2 PID自整定控制结构与方法 261

6.4.3 伪微分反馈控制方案 264

6.5 定量反馈控制设计方法 270

6.5.1 单变量系统的QFT设计方法 270

6.5.2 QFT设计举例 272

6.5.3 QFT计算机辅助设计工具箱简述 277

习题 279

参考文献 280

7.2.1 极点配置与模态控制 283

7.2 基于状态反馈的经典设计方法 283

第7章 控制系统计算机辅助设计（时域方法） 283

7.1 引言 283

7.2.2 解耦控制 287

7.2.3 模型跟踪控制 290

7.3 线性二次型最优控制器设计 292

7.3.1 线性二次型指标与Riccati方程求解 292

7.3.2 输出反馈的线性二次型最优控制 297

7.3.3 最优模型跟踪问题 299

7.4 线性二次型Gauss最优控制问题 300

7.4.1 LQG问题的一般解法 300

7.4.2 回路传输恢复技术 302

7.5 基于H∞技术的鲁棒控制方案 306

7.5.1 范数指标与H∞空间的基本概念 306

7.5.2 H∞及镇定控制器参数化公式 311

7.5.3 控制系统的鲁棒性能设计算法 319

7.5.4 H∞问题的间接解法 322

7.5.5 H∞问题的直接解法 324

7.5.6 H∞控制器的实现与降阶 326

7.6 时域设计方法的MATLAB工具箱 327

7.6.1 控制系统工具箱简介 327

7.6.2 鲁棒控制工具箱简介 328

7.6.3 μ分析与综合工具箱简介 328

习题 329

参考文献 330

第8章 MATLAB下的图形界面设计技术与应用 332

8.1 MATLAB图形界面概述 332

8.2 图形窗口的设置 332

8.3 菜单环境的使用与创建 338

8.3.1 标准MATLAB菜单及使用 338

8.3.2 简易菜单系统的设计 340

8.3.3 用户自定义菜单的设计与使用 341

8.4 对话框设计方法 345

8.4.1 对话框的基本元素和实现 345

8.4.2 标准对话框的实现与调用 347

8.4.3 一般对话框的设计 349

8.5 应用实例-ControlKit 355

习题 362

参考文献 364

附录A MATLAB函数一览表 365

附录B MATLAB函数分类索引 372

6.2.4 多变量系统的设计方法举例 2366