控制系统计算机仿真 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1计算机仿真的基本概念 1

1.1.1系统 1

1.1.2模型 3

1.1.3仿真 6

1.2计算机仿真研究的步骤 8

1.3计算机仿真的特点 11

1.3.1仿真的试验性质 11

1.3.2仿真法与解析法 11

1.4计算机仿真的应用和发展 13

1.4.1计算机仿真应用的类型 13

1.4.2计算机仿真的优点 13

1.4.3计算机仿真的发展与现状 14

1.5控制系统仿真的数学模型 15

1.5.1连续时间系统的数学模型 15

1.5.2离散时间系统的数学模型 16

1.5.3采样控制系统的数学模型 18

1.6数字仿真软件简介 18

1.6.1数字仿真软件的主要功能与基本结构 18

1.6.2 MATLAB/Simulink仿真环境 20

小结 24

思考题与习题 24

第2章 连续系统数字仿真的基本算法 26

2.1数值积分算法 26

2.1.1数值积分算法的基本原理 26

2.1.2欧拉法 27

2.1.3龙格-库塔法 28

2.1.4微分方程数值积分的矩阵分析 32

2.2数值积分算法的基本分析 33

2.2.1单步法和多步法 33

2.2.2显式算法和隐式算法 34

2.2.3截断误差和舍入误差 34

2.2.4数值积分算法的计算稳定性 35

2.2.5数值积分算法的计算精度、速度、稳定性与步长的关系 39

2.2.6数值积分算法的选择原则 42

2.2.7误差估计与步长控制 43

2.2.8数值积分算法仿真实例 45

2.3连续系统仿真的离散相似算法 55

2.3.1时域离散相似算法的基本概念 55

2.3.2时域离散化模型的推导 56

2.3.3时域离散化模型的特性分析 58

2.3.4时域离散算法仿真实例 59

2.4常用快速数字仿真算法 62

2.4.1仿真中对快速性的需求 62

2.4.2替换法 62

2.4.3根匹配法 70

2.4.4增广矩阵法 76

2.4.5时域矩阵法 83

2.5实时数字仿真算法 88

2.5.1实时数字仿真的概念 88

2.5.2实时数字仿真算法的特性 90

2.5.3常用的实时数字仿真算法 92

小结 95

思考题与习题 95

第3章 采样控制系统的数字仿真 102

3.1采样控制系统数字仿真概述 102

3.1.1采样控制系统及其特点 102

3.1.2采样控制系统仿真的特殊问题 103

3.2采样控制系统数字仿真的一般方法 104

3.2.1差分方程递推求解法 104

3.2.2采用双重循环方法对离散部分和连续部分分别计算 106

3.2.3纯滞后环节的仿真方法 109

3.3 MATLAB在采样控制系统数字仿真中的应用 112

3.3.1应用MATLAB函数求采样系统的时域响应 112

3.3.2基于Simulink的采样控制系统仿真 114

小结 119

思考题与习题 119

第4章 控制系统优化设计与仿真 122

4.1控制系统参数优化的基本概念 122

4.1.1两类优化问题 122

4.1.2问题的提法及专用名词 124

4.1.3寻优途径及优化方法的评价 125

4.1.4控制系统优化设计中目标函数的构成 127

4.1.5数字仿真在优化设计中的作用 128

4.2单纯形法 129

4.2.1单纯形法原理 129

4.2.2单纯形的构成 130

4.2.3改进单纯形法 131

4.3控制系统参数优化设计的实例 135

4.3.1电机电压控制系统的数学模型 135

4.3.2两种寻优参照对象 135

4.3.3寻优程序与Simulink模型之间的信息传递 137

4.3.4仿真运行与结果分析 142

小结 145

思考题与习题 145

第5章 控制系统的仿真建模 147

5.1问题的描述与模型的定义 147

5.2控制系统模型的建立 147

5.2.1建模要求和原则 147

5.2.2建模过程的信息源 148

5.2.3建模方法 149

5.2.4最小二乘参数估计 149

5.2.5模型的阶次辨识 157

5.2.6控制系统仿真建模的步骤 159

5.3控制系统模型的确认和修改 159

5.4控制系统仿真建模的实例 160

5.4.1机理建模法 160

5.4.2试验方法 162

5.4.3基于MATLAB的系统模型估计 164

小结 166

思考题与习题 166

第6章 仿真的工程应用实例 168

6.1旋转式倒立摆系统的建模与仿真 168

6.1.1旋转式倒立摆系统简介 168

6.1.2倒立摆的建模与线性化 169

6.1.3仿真运行与结果分析 172

6.2直流电机双闭环调速系统的参数仿真优化 177

6.2.1系统模型 177

6.2.2仿真运行 179

6.2.3结果分析 180

6.3苯乙烯本体聚合的动力学仿真 184

6.3.1系统建模 184

6.3.2仿真运行 187

6.3.3结果分析 190

小结 193

思考题与习题 193

附录A实验指导书 194

实验1面向一阶微分方程组的连续系统数字仿真实验 194

实验2面向系统结构图的连续系统数字仿真实验 194

实验3连续系统离散相似法的数字仿真实验 195

实验4连续系统的快速数字仿真实验 196

实验5采样控制系统的数字仿真实验 197

实验6数字PID调节器最优参数的选择实验 198

附录B改进单纯形法的MATLAB程序 200

附录C苯乙烯本体聚合动力学仿真的MATLAB程序 204

参考文献 208