先进PID控制MATLAB仿真 第2版PDF电子书下载

第1章 数字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 7

1.3数字PID控制 10

1.3.1位置式PID控制算法 10

1.3.2连续系统的数字PID控制仿真 11

1.3.3离散系统的数字PID控制仿真 16

1.3.4增量式PID控制算法及仿真 23

1.3.5积分分离PID控制算法及仿真 25

1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真 29

1.3.8变速积分PID算法及仿真 33

1.3.7梯形积分PID控制算法 33

1.3.9带滤波器的PID控制仿真 36

1.3.10不完全微分PID控制算法及仿真 43

1.3.11微分先行PID控制算法及仿真 47

1.3.12带死区的PID控制算法及仿真 51

1.3.13基于前馈补偿的PID控制算法及仿真 55

1.3.14步进式PID控制算法及仿真 58

1.3.15 PID控制的方波响应 61

1.3.16一种离散微分－跟踪器 65

第2章 常用的PID控制系统 71

2.1 单回路PID控制系统 71

2.2 串级PID控制 71

2.2.1 串级PID控制原理 71

2.2.2仿真程序及分析 72

2.3.2仿真程序及分析 76

2.3.1大林控制算法原理 76

2.3纯滞后系统的大林控制算法 76

2.4纯滞后系统的Smith控制算法 78

2.4.1连续Smith预估控制 79

2.4.2仿真程序及分析 80

2.4.3数字Smith预估控制 81

2.4.4仿真程序及分析 81

2.5基于Ziegler-Nichols方法的PID整定 86

2.5.1连续Ziegler-Nichols方法的PID整定 86

2.5.2仿真程序及分析 86

2.5.3离散Ziegler-Nichols方法的PID整定 89

2.5.4仿真程序及分析 90

3.1专家PID控制 94

3.1.1专家PID控制原理 94

第3章 专家PID控制和模糊PID控制 94

3.1.2 仿真程序及分析 95

3.2一个典型的模糊控制器的设计 102

3.2.1模糊控制的基本原理 102

3.2.2模糊控制器设计步骤 104

3.2.3模糊控制器设计实例 106

3.2.4模糊控制位置跟踪 110

3.3模糊自适应整定PID控制 115

3.3.1模糊自适应整定PID控制原理 115

3.3.2仿真程序及分析 118

3.4模糊免疫PID控制算法 129

3.4.1模糊免疫PID控制算法原理 129

3.4.2仿真程序及分析 130

3.5基于Sugeno的模糊控制 134

3.5.1 Sugeno模糊模型 134

3.5.2 Sugeno模糊模型的建立 135

3.5.3基于Sugeno的倒立摆模糊控制 137

3.6基于控制规则表的模糊PD控制 146

3.6.1模糊控制器的原理 146

3.6.2仿真程序及分析 146

第4章 神经PID控制 153

4.1基于单神经元网络的PID智能控制 153

4.1.1几种典型的学习规则 153

4.1.2单神经元自适应PID控制 153

4.1.3改进的单神经元自适应PID控制 154

4.1.4仿真程序及分析 154

4.1.5基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID控制 158

4.1.6仿真程序及分析 159

4.2基于BP神经网络整定的PID控制 162

4.2.1 基于BP神经网络的PID整定原理 162

4.2.2仿真程序及分析 165

4.3基于RBF神经网络整定的PID控制 170

4.3.1 RBF神经网络模型 170

4.3.2 RBF网络PID整定原理 172

4.3.3仿真程序及分析 172

4.4基于RBF神经网络辨识的单神经元PID模型参考自适应控制 178

4.4.1神经网络模型参考自适应控制原理 178

4.4.2仿真程序及分析 178

4.5基于CMAC（神经网络）与PID的并行控制 183

4.5.1 CMAC概述 183

4.5.2一种典型CMAC算法及其仿真 184

4.5.3仿真程序及分析 186

4.5.4 CMAC与PID复合控制算法 188

4.5.5仿真程序及分析 189

4.6.2仿真程序及分析 193

4.6 CMAC与PID并行控制的Simulink仿真 193

4.6.1 Simulink仿真方法 193

4.7基于Hopfield网络的PID模型参考自适应控制 197

4.7.1系统描述 197

4.7.2基于Hopfield网络的控制器优化 198

4.7.3仿真程序及分析 200

4.8基于模糊RBF网络整定的PID控制 203

4.8.1模糊神经网络结构 203

4.8.2仿真程序及分析 205

第5章 基于遗传算法整定的PID控制 210

5.1遗传算法的基本原理 210

5.2遗传算法的优化设计 211

5.2.1遗传算法的构成要素 211

5.2.2遗传算法的应用步骤 211

5.3.1 二进制编码遗传算法求函数极大值 212

5.3遗传算法求函数极大值 212

5.3.2仿真程序 214

5.3.3实数编码遗传算法求函数极大值 216

5.3.4仿真程序 218

5.4基于遗传算法的PID整定 220

5.4.1 基于遗传算法的PID整定原理 221

5.4.2基于实数编码遗传算法的PID整定 223

5.4.3仿真程序 224

5.4.4基于二进制编码遗传算法的PID整定 228

5.4.5仿真程序 229

5.4.6基于自适应在线遗传算法整定的PID控制 233

5.4.7仿真程序 235

5.5基于遗传算法摩擦模型参数辨识的PID控制 239

5.5.1辨识原理及仿真实例 239

5.5.2仿真程序 241

第6章 先进PID多变量控制 247

6.1 PID多变量控制 247

6.1.1 PID控制原理 247

6.1.2仿真程序及分析 247

6.1.3多变量PID控制的Simulink仿真 250

6.2单神经元PID控制 254

6.2.1单神经元PID控制原理 254

6.2.2仿真程序及分析 254

6.2.3多变量单神经元PID控制的Simulink仿真 258

6.3基于DRNN神经网络整定的PID控制 263

6.3.1基于DRNN神经网络参数自学习PID控制原理 263

6.3.2 DRNN神经网络的Jacobian信息辨识 265

6.3.3仿真程序及分析 266

7.1.1干扰观测器设计原理 275

7.1基于干扰观测器的PID控制 275

第7章 几种先进PID控制方法 275

7.1.2连续系统的控制仿真 277

7.1.3离散系统的控制仿真 279

7.2非线性系统的PID鲁棒控制 284

7.2.1 基于NCD优化的非线性优化PID控制 284

7.2.2基于NCD与优化函数结合的非线性优化PID控制 286

7.3 一类非线性PID控制器设计 288

7.3.1 非线性控制器设计原理 288

7.3.2仿真程序及分析 289

7.4基于重复控制补偿的高精度PID控制 294

7.4.1重复控制原理 294

7.4.2基于重复控制补偿的PID控制 294

7.4.3仿真程序及分析 295

7.5.1零相差控制原理 300

7.5基于零相差前馈补偿的PID控制 300

7.5.2基于零相差前馈补偿的PID控制 301

7.5.3仿真程序及分析 302

7.6基于卡尔曼滤波器的PID控制 314

7.6.1 卡尔曼滤波器原理 314

7.6.2仿真程序及分析 315

7.6.3基于卡尔曼滤波器的PID控制 320

7.6.4仿真程序及分析 321

7.7单级倒立摆的PID控制 323

7.7.1单级倒立摆建模 323

7.7.2单级倒立摆控制 325

7.7.3仿真程序及分析 325

7.8 吊车－双摆系统的控制 330

7.8.1 吊车－双摆系统的建模 330

7.8.2吊车－双摆系统的仿真 331

7.9基于Anti-windup的PID控制 336

7.9.1 Anti-windup的基本原理 336

7.9.2仿真程序及分析 337

7.10基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制 343

7.10.1控制器的设计 343

7.10.2稳定性分析 344

7.10.3仿真程序及分析 345

第8章 灰色PID控制 349

8.1灰色控制原理 349

8.1.1生成数列 349

8.1.2 GM模型 350

8.2干扰信号的灰色估计 350

8.2.1灰色估计的理论基础 350

8.2.2仿真实例 353

8.3灰色PID控制 355

8.3.1灰色PID控制的理论基础 355

8.3.2连续系统灰色PID控制 356

8.3.3仿真程序及分析 358

8.3.4离散系统灰色PID控制 362

8.3.5仿真程序及分析 363

8.4灰色PID的位置跟踪 367

8.4.1连续系统灰色PID位置跟踪 367

8.4.2仿真程序及分析 369

8.4.3离散系统灰色PID位置跟踪 372

8.4.4仿真程序及分析 374

9.1.2伺服系统的Lugre摩擦模型 378

9.1.1伺服系统的摩擦现象 378

9.1 基于Lugre摩擦模型的PID控制 378

第9章 伺服系统PID 控制 378

9.1.3仿真程序及分析 379

9.2基于Stribeck摩擦模型的PID控制 384

9.2.1 Stribeck摩擦模型描述 384

9.2.2一个典型伺服系统描述 385

9.2.3仿真程序及分析 385

9.3伺服系统三环的PID控制 396

9.3.1伺服系统三环的PID控制原理 396

9.3.2仿真程序及分析 397

9.4二质量伺服系统的PID控制 402

9.4.1二质量伺服系统的PID控制原理 402

9.4.2仿真程序及分析 403

9.5伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 407

9.5.1伺服系统的模拟PD+数字前馈控制原理 407

9.5.2仿真程序及分析 408

10.1 确定性单臂机械手的PD+前馈控制 411

10.1.1单臂机械手的运动方程 411

10.1.2控制器的设计 411

10.1.3仿真程序及分析 411

第10章 机器人的PID控制 411

10.2不确定性单臂机械手的PD+前馈控制 416

10.2.1不确定性单臂机械手的运动方程 416

10.2.2仿真程序及分析 417

10.3 不确定性单臂机械手的PD鲁棒控制 419

10.3.1控制器设计 419

10.3.2稳定性分析 419

10.3.3仿真程序及分析 422

10.4基于PD的N关节机器人控制 425

10.4.4 PD控制＋修正前馈控制 426

10.4.5仿真程序及分析 426

10.4.2 PD控制 426

10.4.3 PD控制＋前馈控制 426

10.4.1 N关节机器人运动方程 426

10.5机器人的鲁棒自适应PD控制 431

10.5.1机器人动力学模型及其结构特性 431

10.5.2控制器的设计 432

10.5.3仿真程序及分析 436

第11章 PID实时控制的C++语言设计及应用 449

11.1 M语言的C++转化 449

11.2基于C++的三轴飞行模拟转台伺服系统PID实时控制 452

11.2.1控制系统构成 452

11.2.2实时控制程序分析 453

11.2.3仿真程序及分析 456

参考文献 469