高等学校电子与电气工程及自动化专业“十一五”规划教材 控制系统仿真PDF电子书下载

第1章 控制系统仿真概述 1

1.1 系统与模型 1

1.1.1 系统 1

1.1.2 系统模型 2

1.2 系统仿真的概念 3

1.2.1 仿真的定义 3

1.2.2 计算机仿真 4

1.2.3 系统仿真三要素 5

1.3 系统仿真的类别与实现 5

1.3.1 系统仿真的分类 5

1.3.2 控制系统仿真的过程 7

1.3.3 控制系统仿真的特点 8

1.4 仿真技术的发展与应用 8

1.4.1 系统仿真的发展 8

1.4.2 基于MATLAB的控制系统仿真的现状 9

1.4.3 仿真技术发展的主要方向 10

练习题 10

第2章 MATLAB基础及其使用初步 11

2.1 MATLAB简介 11

2.1.1 MATLAB的发展历程和影响力 11

2.1.2 MATLAB的主要特点 11

2.1.3 MATLAB组成与界面 12

2.2 MATLAB编程 14

2.2.1 MATLAB的基本语法 14

2.2.2 MATLAB函数 17

2.2.3 MATLAB符号运算 19

2.2.4 MATLAB绘图 20

2.3 Simulink交互式仿真环境 27

2.3.1 Simulink简介 27

2.3.2 Simulink仿真基础 28

2.3.3 Simulink仿真举例 34

练习题 35

第3章 控制系统模型及转换 37

3.1 系统数学模型及其转换 37

3.1.1 系统的时域模型 37

3.1.2 系统的传递函数模型 38

3.1.3 系统的状态空间模型 39

3.1.4 系统模型的其他形式 42

3.1.5 典型环节及其传递函数 45

3.1.6 自动控制系统的传递函数 47

3.1.7 系统的模型转换 49

3.1.8 复杂模型的处理方法 54

3.2 系统模型的连接 56

3.2.1 模型串联 56

3.2.2 模型并联 58

3.2.3 反馈连接 60

3.2.4 系统扩展 63

3.3 状态空间模型实现 65

3.3.1 能控标准型实现 65

3.3.2 能观标准型实现 67

3.3.3 能控性与能观测性的定义 67

3.3.4 对角线标准型实现 68

3.3.5 系统能控性和能观性矩阵 70

3.3.6 系统的最小实现 71

3.3.7 控制系统的模型属性 71

练习题 72

第4章 控制系统的仿真分析 74

4.1 控制系统的稳定性分析 74

4.1.1 间接判别法 75

4.1.2 直接判别法 76

4.2 控制系统的时域分析 86

4.2.1 时域分析的一般方法 86

4.2.2 常用时域分析函数 91

4.2.3 时域分析应用实例 103

4.3 控制系统的频域分析 112

4.3.1 频域分析的基本概念 112

4.3.2 频域分析常用函数 115

4.3.3 频域分析实例 129

4.4 控制系统的根轨迹分析 142

4.4.1 根轨迹的相关概念 143

4.4.2 根轨迹分析函数 144

4.4.3 根轨迹分析应用实例 147

4.5 控制系统的校正 156

4.5.1 控制系统设计概述 156

4.5.2 基于根轨迹图的校正方法 157

4.5.3 基于波特图的校正方法 161

4.5.4 基于状态反馈的系统校正方法 169

练习题 174

第5章 控制系统仿真实验 177

5.1 MATLAB平台认识实验 177

5.2 MATLAB绘图 179

5.3 控制系统的阶跃响应 182

5.4 控制系统的脉冲响应 185

5.5 控制系统的根轨迹作图 187

5.6 控制系统的波特图 190

5.7 控制系统的极坐标图 193

5.8 连续系统的复频域分析 194

5.9 离散系统的z域分析 200

5.10 连续系统状态变量分析 207

5.11 离散系统状态方程求解 211

5.12 频率法超前校正 214

5.13 频率法滞后校正 216

5.14 根轨迹法超前校正 217

5.15 根轨迹法滞后校正 219

5.16 频率法二阶参考模型校正 220

5.17 速度反馈校正 221

5.18 相平面作图 222

5.19 继电型非线性控制系统分析 224

5.20 采样控制系统分析 225

5.21 能控性、能观测性与其标准型 226

5.22 线性二次型最优控制器设计 229

参考文献 231