先进PID控制MATLAB仿真 第3版PDF电子书下载

第1章 基本的PID控制 1

1.1 PID控制原理 1

1.2连续系统的模拟PID仿真 2

1.2.1基本的PID控制 2

1.2.2线性时变系统的PID控制 8

1.3数字PID控制 12

1.3.1位置式PID控制算法 12

1.3.2连续系统的数字PID控制仿真 13

1.3.3离散系统的数字PID控制仿真 19

1.3.4增量式PID控制算法及仿真 25

1.3.5积分分离PID控制算法及仿真 27

1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真 32

1.3.7梯形积分PID控制算法 35

1.3.8变速积分PID算法及仿真 35

1.3.9带滤波器的PID控制仿真 39

1.3.10不完全微分PID控制算法及仿真 45

1.3.11微分先行PID控制算法及仿真 49

1.3.12带死区的PID控制算法及仿真 52

1.3.13基于前馈补偿的PID控制算法及仿真 56

1.3.14步进式PID控制算法及仿真 59

1.3.15 PID控制的方波响应 61

1.3.16基于卡尔曼滤波器的PID控制 64

1.4 S函数介绍 73

1.4.1 S函数简介 73

1.4.2 S函数使用步骤 73

1.4.3 S函数的基本功能及重要参数设定 73

1.4.4实例说明 74

1.5 PID研究新进展 74

第2章 PID控制器的整定 76

2.1概述 76

2.2基于响应曲线法的PID整定 76

2.2.1基本原理 76

2.2.2仿真实例 77

2.3基于Ziegler-Nichols的频域响应PID整定 81

2.3.1连续Ziegler-Nichols方法的PID整定 81

2.3.2仿真实例 81

2.3.3离散Ziegler-Nichols方法的PID整定 84

2.3.4仿真实例 84

2.4基于频域分析的PD整定 88

2.4.1基本原理 88

2.4.2仿真实例 88

2.5基于相位裕度整定的PI控制 91

2.5.1基本原理 91

2.5.2仿真实例 94

2.6基于极点配置的稳定PD控制 95

2.6.1基本原理 95

2.6.2仿真实例 96

2.7基于临界比例度法的PID整定 98

2.7.1基本原理 98

2.7.2仿真实例 99

2.8一类非线性整定的PID控制 101

2.8.1基本原理 101

2.8.2仿真实例 103

2.9基于优化函数的PID整定 105

2.9.1基本原理 105

2.9.2仿真实例 105

2.10基于NCD优化的PID整定 107

2.10.1基本原理 107

2.10.2仿真实例 107

2.11基于NCD与优化函数结合的PID整定 111

2.11.1基本原理 111

2.11.2仿真实例 111

2.12传递函数的频域测试 113

2.12.1基本原理 113

2.12.2仿真实例 114

第3章 时滞系统的PID控制 117

3.1单回路PID控制系统 117

3.2串级PID控制 117

3.2.1串级PID控制原理 117

3.2.2仿真实例 118

3.3纯滞后系统的大林控制算法 122

3.3.1大林控制算法原理 122

3.3.2仿真实例 122

3.4纯滞后系统的Smith控制算法 124

3.4.1连续Smith预估控制 125

3.4.2仿真实例 126

3.4.3数字Smith预估控制 128

3.4.4仿真实例 129

第4章 基于微分器的PID控制 134

4.1基于全程快速微分器的PID控制 134

4.1.1全程快速微分器 134

4.1.2仿真实例 134

4.2基于Levant微分器的PID控制 143

4.2.1 Levant微分器 143

4.2.2仿真实例 144

第5章 基于观测器的PID控制 156

5.1基于慢干扰观测器补偿的PID控制 156

5.1.1系统描述 156

5.1.2观测器设计 156

5.1.3仿真实例 157

5.2基于干扰观测器的PID控制 162

5.2.1干扰观测器基本原理 162

5.2.2干扰观测器的性能分析 164

5.2.3干扰观测器鲁棒稳定性 166

5.2.4低通滤波器Q（s）的设计 167

5.2.5仿真实例 168

5.3基于扩张观测器的PID控制 172

5.3.1扩张观测器的设计 172

5.3.2扩张观测器的分析 173

5.3.3仿真实例 175

5.4基于输出延迟观测器的PID控制 189

5.4.1系统描述 189

5.4.2输出延迟观测器的设计 189

5.4.3延迟观测器的分析 190

5.4.4仿真实例 191

第6章 自抗扰控制器及其PID控制 201

6.1非线性跟踪微分器 201

6.1.1微分器描述 201

6.1.2仿真实例 201

6.2安排过渡过程及PID控制 205

6.2.1安排过渡过程 205

6.2.2仿真实例 206

6.3基于非线性扩张观测器的PID控制 212

6.3.1系统描述 212

6.3.2非线性扩张观测器 212

6.3.3仿真实例 213

6.4非线性PID控制 225

6.4.1非线性PID控制算法 225

6.4.2仿真实例 225

6.5自抗扰控制 228

6.5.1自抗扰控制结构 228

6.5.2仿真实例 228

第7章 PD鲁棒自适应控制 239

7.1挠性航天器稳定PD鲁棒控制 239

7.1.1挠性航天器建模 239

7.1.2 PD控制器的设计 240

7.1.3仿真实例 240

7.2基于名义模型的机械手PI鲁棒控制 245

7.2.1问题的提出 245

7.2.2鲁棒控制律的设计 246

7.2.3稳定性分析 246

7.2.4仿真实例 247

7.3基于Anti-windup的PID控制 255

7.3.1 Anti-windup基本原理 255

7.3.2基于Anti-windup的PID控制 255

7.3.3仿真实例 256

7.4基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制 259

7.4.1问题描述 259

7.4.2控制律的设计与分析 260

7.4.3仿真实例 261

第8章 模糊PD控制和专家PID控制 270

8.1倒立摆稳定的PD控制 270

8.1.1系统描述 270

8.1.2控制律设计 270

8.1.3仿真实例 271

8.2基于自适应模糊补偿的倒立摆PD控制 274

8.2.1问题描述 274

8.2.2自适应模糊控制器设计与分析 275

8.2.3稳定性分析 276

8.2.4仿真实例 277

8.3基于模糊规则表的模糊PD控制 284

8.3.1基本原理 284

8.3.2仿真实例 285

8.4模糊自适应整定PID控制 288

8.4.1模糊自适应整定PID控制原理 288

8.4.2仿真实例 291

8.5专家PID控制 296

8.5.1专家PID控制原理 296

8.5.2仿真实例 297

第9章 神经PID控制 301

9.1基于单神经元网络的PID智能控制 301

9.1.1几种典型的学习规则 301

9.1.2单神经元自适应PID控制 301

9.1.3改进的单神经元自适应PID控制 302

9.1.4仿真实例 303

9.1.5基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID控制 305

9.1.6仿真实例 306

9.2基于RBF神经网络整定的PID控制 309

9.2.1 RBF神经网络模型 309

9.2.2 RBF网络PID整定原理 310

9.2.3仿真实例 311

9.3基于自适应神经网络补偿的倒立摆PD控制 316

9.3.1问题描述 316

9.3.2自适应神经网络设计与分析 316

9.3.3仿真实例 319

第10章 基于遗传算法整定的PID控制 325

10.1遗传算法的基本原理 325

10.2遗传算法的优化设计 326

10.2.1遗传算法的构成要素 326

10.2.2遗传算法的应用步骤 326

10.3遗传算法求函数极大值 327

10.3.1二进制编码遗传算法求函数极大值 327

10.3.2实数编码遗传算法求函数极大值 331

10.4基于遗传算法的PID整定 334

10.4.1基于遗传算法的PID整定原理 335

10.4.2基于实数编码遗传算法的PID整定 337

10.4.3基于二进制编码遗传算法的PID整定 341

10.4.4基于自适应在线遗传算法整定的PD控制 347

10.5基于摩擦模型补偿的PD控制 352

10.5.1摩擦模型辨识 352

10.5.2仿真实例 353

第11章 伺服系统PID控制 359

11.1基于LuGre摩擦模型的PID控制 359

11.1.1伺服系统的摩擦现象 359

11.1.2伺服系统的LuGre摩擦模型 359

11.1.3仿真实例 360

11.2基于Stribeck摩擦模型的PID控制 362

11.2.1 Stribeck摩擦模型描述 362

11.2.2一个典型伺服系统描述 363

11.2.3仿真实例 364

11.3伺服系统三环的PID控制 371

11.3.1伺服系统三环的PID控制原理 371

11.3.2仿真实例 372

11.4二质量伺服系统的PID控制 375

11.4.1二质量伺服系统的PID控制原理 375

11.4.2仿真实例 377

11.5伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 379

11.5.1伺服系统的模拟PD+数字前馈控制原理 379

11.5.2仿真实例 380

第12章 迭代学习PID控制 382

12.1迭代学习控制方法介绍 382

12.2迭代学习控制基本原理 382

12.3基本的迭代学习控制算法 383

12.4基于PID型的迭代学习控制 383

12.4.1系统描述 383

12.4.2控制器设计 384

12.4.3仿真实例 384

第13章 其他控制方法的设计与仿真 390

13.1单级倒立摆建模 390

13.2倒立摆PD控制 391

13.2.1系统描述 391

13.2.2仿真实例 391

13.3单级倒立摆的全状态反馈控制 394

13.3.1系统描述 394

13.3.2全状态反馈控制 395

13.3.3仿真实例 395

13.4输入/输出反馈线性化 403

13.4.1系统描述 403

13.4.2控制律设计 404

13.4.3仿真实例 404

13.5倒立摆反演控制 408

13.5.1系统描述 408

13.5.2控制律设计 408

13.5.3仿真实例 409

13.6倒立摆滑模控制 413

13.6.1问题描述 413

13.6.2控制律设计 413

13.6.3仿真实例 414

13.7自适应鲁棒控制 419

13.7.1问题的提出 419

13.7.2自适应控制律的设计 419

13.7.3仿真实例 420

13.8单级倒立摆的H∞控制 427

13.8.1系统描述 427

13.8.2 H∞控制器要求 428

13.8.3基于Riccati方程的H∞控制 429

13.8.4基于LMI的H∞控制 429

13.8.5仿真实例 431

13.9基于GUI的倒立摆控制动画演示 438

13.9.1 GUI介绍 438

13.9.2演示程序的构成 439

13.9.3主程序的实现 439

13.9.4演示界面的GUI设计 439

13.9.5演示步骤 440

第14章 PID实时控制的C++语言设计及应用 442

14.1控制系统仿真的C++实现 442

14.2基于C++的三轴飞行模拟转台伺服系统PID实时控制 444

14.2.1控制系统构成 445

14.2.2实时控制程序分析 445

14.2.3仿真实例 449

附录A常用符号说明 459

参考文献 460