控制系统仿真PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1仿真的基本概念 1

仿真的定义 1

物理仿真、半物理仿真和数学仿真 1

数学仿真的种类 4

实时仿真和非实时仿真 4

实物在回路仿真和人在回路仿真 4

1.2数字仿真的基本过程 5

1.3仿真技术的发展与趋势 8

仿真技术的发展 8

国内外技术现状 9

仿真技术的展望 10

1.4仿真技术的应用 11

系统仿真的意义 11

仿真技术在各领域的应用 11

习题 13

第2章 数值积分法仿真连续系统 14

2.1一般概念 14

数字仿真的概念 14

微分方程与状态方程 15

面向系统结构图的仿真模型 19

2.2数值积分法 25

2.3龙格-库塔法 26

2.4亚当姆斯法 30

2.5数值积分法中的若干问题 32

计算收敛性与稳定性 32

计算精度 34

积分方法、步长和阶数的选择 34

Stiff方程 38

2.6数字仿真程序 41

仿真程序的基本结构 41

面向结构图和传递函数的仿真程序 42

习题 46

第3章 连续系统的离散化仿真 47

3.1替换法 47

简单替换法 48

双线性变换法 49

3.2根匹配法 53

根匹配法的步骤 54

根匹配法的稳定性和精度 57

3.3离散相似法 59

离散相似法的含义和特点 59

连续系统状态方程离散化 60

典型环节的离散系数及差分方程 61

典型非线性环节仿真 66

纯滞后环节仿真 69

3.4增广矩阵法 72

增广矩阵法的基本思想 72

不同输入信号下的增广状态方程 72

3.5数字仿真程序设计 76

线性系统的离散相似法仿真程序设计 76

非线性系统离散相似法仿真程序设计 78

3.6用z变换法建立系统的差分方程 80

3.7离散模型的精度和稳定性 87

采样周期Ts的影响 87

保持器的影响 89

3.8采用补偿器提高仿真模型的稳定性和精度 91

习题 95

第4章 采样控制系统的数字仿真与设计 96

4.1采样控制系统 96

采样控制系统的工作特点 97

采样周期Ts与计算步长h的关系 97

4.2采样控制系统数字仿真 100

只要求采样时刻的输出 100

采样控制系统数字仿真应用举例 102

4.3数字控制器控制规律的实现 106

PID控制规律 107

最少拍控制 109

4.4含PID控制器的实时仿真 114

PID控制规律的程序实现 114

Windows方式下的实时仿真程序设计 115

习题 120

第5章 控制系统优化技术 122

5.1控制系统最优化问题概述 123

参数最优化 123

函数最优化 123

参数最优化的解法 124

5.2性能指标 125

性能指标的一般概念 125

性能指标的分类 126

性能指标的选择原则 128

5.3单参数寻优技术 128

黄金分割法（又称0.618法） 129

二次插值法（又称近似法） 131

5.4无约束条件下多参数寻优技术 136

多变量函数的极值条件和间接寻优 136

最速下降法 137

共轭梯度法 141

单纯形加速法 145

PID控制参数优化 149

习题 151

第6章 控制系统MATLAB仿真 152

6.1先进仿真软件MATLAB 152

6.2 M文件与MATLAB函数 154

脚本（Script）文件 155

函数（Function）文件 155

MATLAB函数分类 156

微分方程初值问题的数值解法 157

MATALB的编程实例 158

6.3控制系统MATLAB仿真 159

控制系统的数学模型 159

控制系统时域性能分析 161

控制系统频域性能分析 163

控制系统根轨迹分析 164

6.4 MATLAB仿真集成环境工具SIMULINK 165

SIMULINK仿真工具概述 165

SIMULINK仿真的数值分析 166

仿真实例 167

利用SIMULINK动态结构图的时域响应仿真 173

第7章 建模与仿真 175

7.1航空发动机建模与仿真 175

航空发动机建模 175

发动机控制系统半物理仿真 181

7.2无人机建模与仿真 185

无人机数学建模 186

无人机飞行控制系统结构和原理 191

无人机半物理仿真 193

附录 199

附录1 四阶龙格-库塔法仿真程序一 199

附录2 四阶龙格-库塔法仿真程序二 200

附录3 离散相似法仿真含非线性环节的控制系统 203

附录4 采样控制系统的仿真 205

附录5 双速率采样控制系统的仿真 206

附录6 实时PID控制 209

附录7 黄金分割法 212

附录8 二次插值法 213

附录9 最速下降法 214

附录10 共轭梯度法 218

附录11 单纯形法PID参数寻优 222

参考文献 228