第1章 绪论 1
1.1计算机仿真的基本概念 3
1.1.1系统 3
1.1.2模型 5
1.1.3仿真 8
1.2计算机仿真研究的步骤 9
1.3计算机仿真的特点 13
1.3.1仿真的试验性质 13
1.3.2仿真法与解析法 13
1.4计算机仿真的应用和发展 14
1.4.1计算机仿真应用的类型 14
1.4.2计算机仿真的优点 15
1.4.3计算机仿真的发展与现状 16
1.5控制系统仿真的数学模型 16
1.5.1连续时间系统的数学模型 17
1.5.2离散时间系统的数学模型 18
1.5.3采样控制系统的数学模型 19
1.6数字仿真软件简介 20
1.6.1数字仿真软件的主要功能与基本结构 20
1.6.2MATLAB/Simulink仿真环境 22
小结 25
思考题与习题 25
第2章 连续系统数字仿真的基本算法 27
2.1数值积分算法 29
2.1.1数值积分算法的基本原理 29
2.1.2欧拉法 30
2.1.3龙格－库塔法 31
2.1.4微分方程数值积分的矩阵分析 33
2.2.2显式算法和隐式算法 35
2.2数值积分算法的基本分析 35
2.2.1单步法和多步法 35
2.2.3截断误差和舍入误差 36
2.2.4数值积分算法的计算稳定性 37
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 40
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 44
2.3连续系统仿真的离散相似算法 53
2.3.1时域离散相似算法的基本概念 54
2.3.2时域离散化模型的推导 54
2.3.3时域离散化模型的特性分析 56
2.3.4时域离散算法仿真实例 57
2.4常用快速数字仿真算法 59
2.4.2相匹配原理 60
2.4.1仿真中对快速性的需求 60
2.4.3替换法 61
2.4.4根匹配法 67
2.5实时数字仿真算法 71
2.5.1实时数字仿真的概念 71
2.5.2实时数字仿真算法的特性 73
2.5.3常用的实时数字仿真算法 75
小结 78
思考题与习题 78
第3章 采样控制系统的数字仿真 85
3.1采样控制系统数字仿真概述 87
3.1.1采样控制系统及其特点 87
3.1.2采样控制系统仿真的特殊问题 87
3.2.1差分方程递推求解法 88
3.2采样控制系统数字仿真的一般方法 88
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 90
3.3MATLAB在采样控制系统数字仿真中的应用 94
3.3.1应用MATLAB函数求采样系统的时域响应 94
3.3.2基于Simulink的采样控制系统仿真 96
小结 100
思考题与习题 100
第4章 控制系统优化设计与仿真 103
4.1控制系统参数优化的基本概念 105
4.1.1两类优化问题 105
4.1.2问题的提法及专用名词 107
4.1.3寻优途径及优化方法的评价 108
4.1.4控制系统优化设计中目标函数的构成 110
4.1.5数字仿真在优化设计中的作用 111
4.2单纯形法 112
4.2.1单纯形法原理 112
4.2.2单纯形的构成 113
4.2.3改进单纯形法 114
4.3控制系统参数优化设计的实例 118
4.3.1电机电压控制系统的数学模型 118
4.3.2两种寻优参照对象 118
4.3.3寻优程序与Simulink模型之间的信息传递 120
4.3.4仿真运行与结果分析 124
小结 127
思考题与习题 128
第5章 控制系统的仿真建模 131
5.2.1建模要求和原则 133
5.2.2建模过程的信息源 133
5.2控制系统模型的建立 133
5.1问题的描述与模型的定义 133
5.2.3建模方法 134
5.2.4最小二乘参数估计 135
5.2.5模型的阶次辨识 142
5.2.6控制系统仿真建模的步骤 144
5.3控制系统模型的确认和修改 145
5.4控制系统仿真建模的实例 146
5.4.1机理建模法 146
5.4.2试验方法 148
5.4.3基于MATLAB的系统模型估计 149
小结 152
思考题与习题 152
第6章 仿真的工程应用实例 153
6.1.2倒立摆的建模与线性化 155
6.1.1旋转式倒立摆系统简介 155
6.1旋转式倒立摆系统的建模与仿真 155
6.1.3仿真运行与结果分析 158
6.2直流电机双闭环调速系统的参数仿真优化 163
6.2.1系统模型 164
6.2.2仿真运行 165
6.2.3结果分析 168
6.3苯乙烯本体聚合的动力学仿真 170
6.3.1系统建模 170
6.3.2仿真运行 173
6.3.3结果分析 176
小结 179
思考题与习题 179
附录A改进单纯形法的MATLAB程序 180
附录B苯乙烯本体聚合动力学仿真的MATLAB程序 184
参考文献 188