控制系统设计与仿真PDF电子书下载

目录 1

第1章　概论 1

1.1　控制系统简介 1

1.2　MATLAB/SIMULINK简介 2

1.3 系统需求 5

1.4　MATLAB的基本使用方法 5

1.4.1 基本操作 5

1.4.2　多维数组 8

1.4.3　矩阵的运算 10

1.4.4　数组的运算 11

1.4.5 量和矩阵的操作方法 15

1.4.6　矩阵函数 19

1.4.7　字符串 21

1.4.8　多项式运算 23

1.4.9　Script文件与函数 25

1.4.10　程序控制流程 27

1.4.11　输入与输出 30

第1部分　SIMULINK 33

第2章　快速开始 33

2.1　如何开始 33

2.2 一个简单的模型 34

2.3　快速上手 36

2.4　另一个简单模型 37

2.5　PID控制器模型 41

第3章　建构模型 45

3.1　建构新模型 45

3.2　编辑已存在的模型 45

3.3 选择对象 46

3.3.1　选择单个对象 46

3.3.2　选择多个对象 46

3.3.3　选择模型内的所有对象 47

3.4　在不同窗口间复制或移动模块 47

3.8　删除模块 48

3.7　设置模块的参数 48

3.6　在模型窗口中复制模块 48

3.5　在模型窗口中移动模块 48

3.9　改变模块的放置方向 49

3.10 改变模块图标的形状大小 49

3.11　修改模块的名称 50

3.11.1　修改模块的名称 50

3.11.2　改变模块名称的位置 50

3.13　在模块间连接线段 51

3.12　输入值与参数值的标量扩展（Scalar Expansion） 51

3.14　删除线段 53

3.15　移动线段 53

3.16　移动顶点 54

3.17　分割直线段 54

3.18 生成子系统（Subsystem） 55

第4章　仿真与分析 57

4.1 简介 57

4.1.1　SIMULINK如何工作 57

4.2.1　从SIMULINK菜单中执行系统仿真 58

4.1.2　代数回路结构 58

4.2　仿真 58

4.2.2　从命令窗口执行系统仿真 65

4.2.3　指定模块的初始值 65

4.2.4　观察输出轨迹 67

4.3　离散时间系统 69

4.3.1　多采样率系统 70

4.3.2　不同采样时间的颜色区别 71

4.4　线性化 72

4.5　平衡点的决定 74

第5章 自定义模块 75

5.1 简介 75

5.2 Masking程序概述 75

5.3　生成一个Masked模块 76

5.4 另一个例子 83

5.5　S函数 86

5.6　一个完整的例子 89

6.1 Sources模块库 95

第6章　模块解析 95

6.2　Sinks模块库 113

6.3　Continuous模块库 123

6.4　Discrete模块库 133

6.5　Math模块库 142

6.6　Functions Tables模块库 159

6.7　Nonlinear模块库 171

6.8　Signals Systems模块库 184

6.9　Subsystems模块库 204

第2部分　控制系统 208

第7章　动态系统模型的创建 208

7.1 引言 208

7.1.1　经典控制学的数学模型表示法——传递函数 208

7.1.2 现代控制学的数学模型表示法——动态方程式 209

7.1.3　数学模型转换 211

7.2　机械系统 216

7.3 电路系统 226

7.4 电机械系统 227

第8章　时域响应分析法 233

8.1 引言 233

8.2　时域响应 233

8.2.1　瞬时响应的性能指针 234

8.2.2　二阶系统 237

8.2.3　高阶系统的近似简化 242

8.3　根轨迹分析 244

第9章　频域响应分析法 249

9.1 引言 249

9.2　波德图 249

9.3　奈奎斯特图 252

9.4　相对稳定性 259

9.5　标准二阶系统频率响应 262

9.6　尼可士图 266

10.1 引言 268

10.2　PID控制器 268

第10章　控制器设计 268

10.3　PID控制器的积分终结 273

10.4　相位超前补偿器 278

10.5　相位滞后补偿器 285

10.6　相位滞后－超前补偿器 291

11.2 可控性与可观测性 297

11.2.1 可控性 297

11.1 引言 297

第11章　状态空间设计法 297

11.2.2 可观测性 298

11.3　极点放置设计 300

11.4　观测器设计 304

11.5　线性二次最佳控制器设计 308

第12章　离散时间控制系统 313

12.1 引言 313

12.2　连续系统的离散化 313

12.3　时域分析 318

12.4　频域分析 324

12.5 自动引导车系统 327

12.5.1　路径追踪调节器的设计 329

12.5.2　时变最佳控制 330

12.5.3　计算机仿真 332

12.5.4　仿真结果 334

第13章　LTI Viewer 337

13.1 简介 337

13.2　直流伺服电机模型 337

13.3　显示多个模型的响应图形 343

13.4　多输入多输出模型响应 344

13.5 Simulink LTI Viewer 345

第14章　SISO Design Tool 348

14.1 简介 348

14.2　直流伺服电机模型 348

14.3　增加积分器 352

14.4　增加超前（领先）网络 353

14.5　凹陷滤波器 356