控制系统MATLAB仿真与设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1仿真技术简介 1

1.1.1仿真技术的基本概念和分类 1

1.1.2计算机仿真的基本过程 2

1.2计算机仿真技术的发展概况 4

1.2.1硬件发展 4

1.2.2软件发展 4

1.3计算机仿真技术的应用 5

1.4控制系统计算机仿真与辅助设计概述 6

1.5基于MATLAB的控制系统仿真的现状 7

1.6仿真技术的发展趋势 8

1.7本书的基本结构和内容 9

习题 9

第2章MATLAB语言程序设计基础 10

2.1 MATLAB语言简介 10

2.1.1 MATLAB语言的应用 10

2.1.2 MATLAB语言的发展概况 10

2.2 MATLAB数值运算基础 12

2.2.1 MATLAB语言的变量与常量 12

2.2.2 MATLAB语言的数据结构 13

2.2.3 MATLAB语言的基本语句结构 14

2.2.4冒号表达式与子矩阵提取 16

2.2.5方括号表达式 17

2.3基本数学运算 17

2.3.1数组、矩阵的概念 17

2.3.2数组或矩阵的创建 18

2.3.3数组或矩阵元素的定位 20

2.3.4数组或矩阵的算术运算 22

2.3.5数组或矩阵的关系运算和逻辑运算 28

2.3.6矩阵函数 29

2.3.7基本数论运算 33

2.3.8多项式及其运算 35

2.3.9解析结果的化简与变换 38

2.4 MATLAB程序流程控制 39

2.4.1顺序结构语句 39

2.4.2循环结构 40

2.4.3条件转移结构 41

2.4.4开关结构 43

2.4.5试探结构 44

2.4.6 MATLAB程序设计基本规则 44

2.5函数编写与调试 45

2.5.1 MATLAB语言函数的基本结构 46

2.5.2内联函数与匿名函数 48

2.6 MATLAB二维图形绘制功能 49

2.6.1二维图形绘制 49

2.6.2图形注释及坐标、刻度的设置 54

2.6.3其他二维图形绘制语句 56

2.6.4图形修饰 57

2.7三维图形表示 58

2.7.1三维曲线绘制 58

2.7.2三维网线和曲面绘制 59

2.7.3三维图形视角设置 60

2.8 MATLAB语言与现代科学运算 61

2.8.1线性代数问题的MATLAB求解 61

2.8.2常微分方程问题的MATLAB求解 67

2.8.3数据拟合、插值和样条问题的MATLAB求解 70

2.9本章小结 74

习题 75

第3章 线性控制系统的数学模型 77

3.1线性定常系统模型 77

3.1.1线性定常系统的传递函数模型 77

3.1.2线性系统的零极点增益模型 79

3.1.3线性系统的状态空间模型 80

3.2线性离散时间系统的数学模型 81

3.2.1脉冲传递函数模型 81

3.2.2离散零极点增益模型 82

3.2.3离散状态方程模型 82

3.3线性定常系统模型的属性 83

3.3.1 LTI模型对象的属性描述 83

3.3.2访问LTI模型的属性 85

3.4线性系统数学模型之间的相互转换 86

3.4.1连续模型和离散模型的相互转换 86

3.4.2系统传递函数的获取 89

3.4.3 LTI对象属性之间的转换 89

3.5方框图模型的连接和化简 90

3.5.1控制系统的典型连接结构 91

3.5.2节点移动时的等效变换 93

3.5.3复杂系统模型的连接和简化 94

3.6本章小结 95

习题 96

第4章 线性控制系统的计算机辅助分析 98

4.1时域分析法 98

4.1.1引言 98

4.1.2时域响应分析 98

4.1.3 MATLAB在时域分析中的应用 99

4.1.4系统的稳定性分析 104

4.1.5综合实例及MATLAB/Simulink应用 107

4.2根轨迹分析法 110

4.2.1引言 110

4.2.2根轨迹定义 111

4.2.3根轨迹法基础 111

4.2.4其他形式的根轨迹 112

4.2.5综合实例及MATLAB应用 114

4.3频域分析法 115

4.3.1引言 115

4.3.2频率特性基本概念 115

4.3.3频率特性的表示方法 116

4.3.4频率响应分析 118

4.3.5 MATLAB在频率法中的应用 118

4.4线性系统状态空间分析 129

4.4.1引言 129

4.4.2线性系统状态空间基础 130

4.4.3线性系统的状态可控性与状态可观性 133

4.4.4线性系统稳定性分析 138

4.4.5综合实例及MATLAB应用 140

4.5本章小结 143

习题 143

第5章Simulink在系统仿真中的应用 144

5.1 Simulink仿真概述 144

5.2 Simulink的模块库简介 144

5.3 Simulink功能模块的处理 149

5.4 Simulink仿真设置 151

5.5 Simulink仿真举例 154

5.6 Simulink自定义功能模块 159

5.6.1 Simulink子系统简介 159

5.6.2 Simulink高级子系统应用 160

5.6.3封装子系统 161

5.7 S函数设计与应用 167

5.7.1 S函数设计 168

5.7.2 S函数的应用 169

5.8本章小结 171

习题 171

第6章 控制系统计算机辅助设计 173

6.1引言 173

6.2频率法串联超前滞后校正 173

6.2.1串联超前校正 173

6.2.2串联滞后校正 176

6.2.3串联滞后-超前校正 179

6.3基于状态空间模型的控制器设计方法 182

6.3.1状态反馈控制 183

6.3.2极点配置控制器设计 183

6.3.3线性二次型指标最优调节器 185

6.3.4观测器设计及基于观测器的调节器设计 188

6.4控制系统PID控制器设计法 192

6.4.1 PID控制简述 192

6.4.2 PID控制原理 192

6.4.3 PID控制调节作用分析 193

6.4.4 PID校正设计方法 196

6.5仿真实例——球杆系统PD控制器设计 200

6.5.1球杆系统模型分析 200

6.5.2仿真分析 201

6.6本章小结 203

习题 203

第7章 智能控制系统设计 205

7.1引言 205

7.2模糊控制及模糊控制器设计 205

7.2.1模糊控制基本原理 205

7.2.2模糊PD控制器设计 206

7.3神经网络及神经网络控制器设计 210

7.3.1神经网络简介 210

7.3.2基于单个神经元PID控制器设计 211

7.3.3基于反向传播神经网络的PID控制器 213

7.4基于遗传算法的最优控制器设计 215

7.4.1遗传算法基本原理 215

7.4.2遗传算法求解函数最大值 216

7.4.3基于遗传算法PID最优控制问题求解 217

7.5本章小结 219

习题 219

参考文献 220