MATLAB R2016a控制系統設計與仿真35個案例分析 ( 簡體 字) |
| 作者：李曉東 | 類別：1. -> 工程繪圖與工程計算 -> Matlab |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 49712
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NT售價： 445 元 |
| 出版日：9/1/2018 |
| 頁數：435 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302494966 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
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| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：隨著現代應用數學新成果的推出和計算機的應用，為適應宇航技術的發展，自動控制理論跨入了一個新階段——現代控制理論。目前，自動控制理論還在繼續發展，正向以控制論、信息論、 仿生學為基礎的智能控制理論深入發展。
自動控制理論是研究自動控制共同規律的技術科學。它的發展初期，是以反饋理論為基礎的自動調節原理，主要用于工業控制。第二次世界大戰期間用于設計和制造飛機及船用自動駕駛儀、火炮定位系統、雷達跟蹤系統以及其他基于反饋原理的軍用設備，進一步促進并完善了自動控制理論的發展，到戰后，已形成完整的自動控制理論體系。這就是以傳遞函數為基礎的經典控制理論，它主要研究單輸入單輸出的線性定常數系統的分析和設計問題。
MATLAB是當今最優秀的科技應用軟件之一，強大的科學計算與可視化功能、簡單易用及開放式的可擴展環境，使得它在許多科學領域中成為計算機輔助設計和分析、算法研究和應用開發的基本工具和首選平臺。MATLAB應用廣泛，是能夠有效提高工作效率、改善設計手段的工具軟件，掌握了MATLAB就好比掌握了開啟這些專業領域大門的鑰匙。
Simulink是MATLAB中的一個工具包，其建模與一般程序建模相比更為直觀，操作也更為簡單，不必記憶各種參數、命令的用法，只用鼠標就能夠完成非常復雜的工作。Simulink不但支持線性系統仿真，還支持非線性系統仿真，不但支持連續系統仿真，還支持離散系統甚至混合系統仿真。
在高等學校中，“自動控制”是自動控制類、電子信息工程類及機械與控制工程類各專業學生必修的課程，在其教學計劃里各高校可能有各種不同叫法，如自動控制、控制理論、自動控制理論、機械工程控制基礎、自動控制工程基礎或過程控制原理等。本書名定為《MATLAB R2016a控制系統設計與仿真35個案例分析》，主要講述該課程里的相關原理與案例。
書中結合實際控制系統的案例，詳細介紹了基于MATLAB進行控制系統分析、設計的方法與過程。本書具有以下特點。
（1） 內容翔實，實用性強，書中案例都給出了詳細說明，讀者可以快速掌握MATLAB在具體案例中的應用。
（2） 本書大量的例題，均選自國內高校廣泛使用的自動控制原理的經典教材與考研輔導用書，極具典型性與參考價值，還可供讀者在實踐訓練或實驗時使用。
（3） 本書文字敘述清楚，概念闡述準確，深入淺出，通俗易懂，方便自學。
本書取材先進實用，講解深入淺出，各章均有大量用MATLAB/Simulink實現的仿真實例，便于讀者掌握和鞏固所學知識。
通過本書的學習，讀者不僅可以全面掌握MATLAB編程和開發技術，還可以提高快速分析和解決實際問題的能力，從而能夠在最短的時間內解決實際工作中遇到的問題，提升工作效率。
全書共35章，其部分章節內容概述如下：
娒 創建Simulink仿真系統的過程；
娒 飛行器控制系統綜合與分析的方法；
娒 最優與魯棒控制系統設計；
娒 飛機偏航阻尼器設計的MATLAB實現；
娒 控制系統根軌跡校正分析；
娒 現代控制系統設計與仿真分析；
娒 MATLAB離散控制系統的設計；
娒 奈奎斯特穩定判據實際應用；
娒 PID控制器校正MATLAB實現；
娒 控制系統的典型輸入信號時域分析；
娒 MATLAB控制系統的綜合實例；
娒 控制系統數學模型的MATLAB實現；
娒 控制系統的暫態特性和穩態特性；
娒 頻域分析的MATLAB函數實現；
娒 MATLAB函數實現的狀態空間分析；
娒 魯棒控制系統設計的MATLAB實現；
娒 借助根軌跡曲線對控制系統進行校正；
娒 控制系統頻域響應校正分析；
娒 PID控制器參數整定。
本書主要由李曉東編寫，此外參加編寫的還有張基榮、陳華林、林彥佳、廖文輝、欒穎、周品、曾虹雁、鄧俊輝、陳添威、鄧耀隆、高永崇、李嘉樂、李錦濤、梁朗星、梁志成。
全書內容深入淺出，圖文并茂，各章節之間既相互聯系又相對獨立，讀者可根據自己需要選擇閱讀。
由于時間倉促，加之作者水平有限，所以疏漏之處在所難免。在此，誠懇地期望得到各領域的專家和廣大讀者的批評指正，如有問題請發送郵件到workemail6@163.com。
作者
2018年2月
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內容簡介：本書以MATLAB R2016a為平臺編寫，以案例的形式講解控制系統的設計與仿真。目前，MATLAB已經成為控制理論與控制工程以及計算機仿真領域的有力工具，控制系統的建模、分析、設計及應用都離不開MATLAB的支持。
全書共35章，也是35個案例，主要介紹了MATLAB的使用及控制系統的基本理論、控制系統的數學模型、Simulink仿真環境、控制系統數學模型的MATLAB實現、控制系統分析、離散系統設計、狀態空間設計、時頻域分析、穩定性判定、校正、最優控制及魯棒控制等內容。 |
目錄：第1章創建Simulink仿真系統的過程
1.1Simulink概述
1.1.1Simulink的特點
1.1.2啟動Simulink
1.2一個簡單的仿真系統
1.2.1添加模塊
1.2.2設置模塊屬性
1.2.3連接模塊
1.2.4仿真器設置
1.2.5運行仿真
1.3建立狀態空間表達式
1.3.1由圖建立狀態空間表達式
1.3.2由函數建立狀態空間表達式
第2章飛行器控制系統綜合與分析的方法
2.1飛行器控制系統應用概述
2.2飛行器控制系統數學模型
2.3飛行器控制系統解析內容
2.4校正裝置優化設計
2.5頻域性能分析
第3章最優與魯棒控制系統設計
3.1最優控制問題的描述
3.2連續系統二次型最優控制及其MATLAB實現
3.3離散系統二次型最優控制及其MATLAB實現
第4章飛機偏航阻尼器設計的MATLAB實現
4.1飛機偏航阻尼器設計
4.2數學模型及MATLAB描述
4.3校正前系統性能分析
4.4校正設計
4.4.1根軌跡法設計
4.4.2下洗濾波器設計
4.5校正后系統性能分析
第5章控制系統根軌跡校正分析
5.1控制系統性能指標
5.2校正的基本概念
5.3根軌跡校正法
5.3.1根軌跡的串聯超前校正
5.3.2根軌跡的串聯滯后校正
5.3.3根軌跡的串聯超前滯后校正
第6章現代控制系統設計與仿真分析
6.1可控性分析
6.1.1連續系統的完全可控性
6.1.2離散系統的可控性
6.1.3連續系統的狀態完全可控標準型
6.1.4連續系統的輸出可控性
6.2可觀性分析
6.2.1線性離散系統的完全可觀性
6.2.2連續系統的完全可觀性
6.2.3連續系統的完全可觀標準型
6.3系統的極點配置
6.3.1極點配置的MATLAB函數
6.3.2極點配置示例分析
6.4系統狀態觀測器設計
第7章MATLAB離散控制系統的設計
7.1離散控制系統的基本概念
7.2離散信號的數字描述
7.2.1采樣過程及采樣定理
7.2.2保持器的數學描述
7.3Z變換
7.3.1離散信號的Z變換
7.3.2Z變換與其逆變換
第8章Nyquist穩定判據的實際應用
8.1頻域分析基本概念
8.2Bode圖
8.3Nyquist圖
8.4系統穩定性的判斷
8.4.1用Bode圖法判斷系統穩定性
8.4.2用Nyquist曲線法判斷系統穩定性
第9章PID控制器校正的MATLAB實現
9.1PID控制器校正
9.2PID控制器概述
9.3P控制
9.4PD控制
9.5I控制
9.6PI控制
9.7PID控制
第10章控制系統的典型輸入信號時域分析
10.1控制系統時域分析法
10.2控制系統時域分析使用的函數
10.2.1step函數
10.2.2initial函數
10.2.3impulse函數
10.2.4lsim函數
第11章MATLAB控制系統的綜合實例
11.1MATLAB在積分方程中的應用
11.2MATLAB在微分方程中的應用
11.3MATLAB/Simulink在機電系統中的應用
11.4MATLAB/Simulink在時域分析中的應用
11.5MATLAB/Simulink在根軌跡分析中的應用
第12章控制系統數學模型的MATLAB實現
12.1連續系統
12.2離散系統
12.3與數學模型相關的MATLAB函數
12.3.1傳遞模型的函數
12.3.2零極點模型函數
12.3.3狀態空間模型函數
第13章控制系統的暫態特性和穩態特性
13.1典型輸入信號實例
13.2時域分析的基本概念
13.2.1動態過程與動態性能
13.2.2穩態過程與穩態性能
13.2.3控制系統的穩定性
13.3線性系統時域響應求法
13.4二階系統
13.4.1二階系統的單位脈沖響應
13.4.2二階系統的單位階躍響應
第14章頻域分析的MATLAB函數實現
14.1頻域分析的概念
14.2頻域分析的MATLAB函數
14.2.1allmargin函數
14.2.2nyquist函數
14.2.3bode函數
14.2.4bodemag函數
14.2.5nichols函數
14.2.6ngrid函數
14.2.7margin函數
第15章MATLAB函數實現的狀態空間分析
15.1狀態空間的MATLAB實現
15.1.1ctrb函數
15.1.2ctrbf函數
15.1.3obsv函數
15.1.4obsvf函數
15.2系統狀態反饋與狀態觀測器
15.2.1極點配置
15.2.2狀態觀測器
第16章魯棒控制系統設計的MATLAB實現
16.1魯棒控制簡介
16.2魯棒控制系統的MATLAB實現
第17章借助根軌跡曲線對控制系統進行校正
17.1其他幾種根軌跡形式
17.2根軌跡對系統暫態特性的分析
17.3控制系統的根軌跡校正法
17.3.1根軌跡法超前校正
17.3.2根軌跡法滯后校正
17.4根軌跡的設計工具
第18章控制系統頻域響應校正分析
18.1頻域響應校正法
18.2頻域法的串聯超前校正
18.3頻域法的串聯滯后校正
18.4頻域串聯滯后超前校正
18.5反饋校正
第19章PID控制器參數整定
19.1Ziegler拟Nichols整定法
19.2一般數學模型擬合成帶延時的慣性環節
19.3Cohen拟Coon整定法
19.4誤差積分指標最優校正
第20章模型預測控制的實際應用
20.1模型預測控制的應用
20.1.1直流伺服控制器設計
20.1.2直流伺服控制器的MATLAB實現
20.2控制系統的實際應用
20.2.1PID控制器應用示例
20.2.2非線性控制系統應用示例
第21章系統模型間轉換的MATLAB實現
21.1系統模型間轉換
21.1.1tf2ss函數
21.1.2ss2tf函數
21.1.3tf2zp函數
21.1.4zp2tf函數
21.1.5zp2ss函數
21.1.6ss2zp函數
21.2系統模型連接方式
第22章自動控制實際系統的分析設計
22.1傳遞函數模型分析
22.2傳遞函數模型的MATLAB實現
22.3狀態空間模型分析
22.4狀態空間模型的MATLAB實現
22.5零極點增益模型分析
22.6零極點增益模型的MATLAB實現
第23章MATLAB控制系統的頻率特性
23.1頻率特性的表示法
23.2典型環節的Nyquist圖
23.2.1比例環節
23.2.2慣性環節
23.2.3積分環節
23.2.4微分環節
23.2.5一階微分環節
23.2.6振蕩環節
23.3典型環節的Bode圖
23.3.1比例環節
23.3.2積分環節
23.3.3微分環節
23.3.4慣性環節
23.3.5一階微分環節
23.3.6振蕩環節
23.3.7二階微分環節
第24章離散控制系統的穩定性分析
24.1離散系統的時域數學模型
24.2離散系統的頻域數學模型
24.2.1c2d函數
24.2.2d2c函數
24.2.3d2d函數
24.2.4upsample函數
24.3離散控制系統分析
24.3.1離散控制系統的穩定性
24.3.2采樣周期與開環增益對穩定性的影響
第25章線性二次型高斯最優控制的MATLAB實現
25.1LQG最優控制概述
25.2LQG最優控制的MATLAB實現
25.2.1reg函數
25.2.2lqg函數
25.2.3lqgreg函數
第26章MATLAB函數直接繪制系統的根軌跡
26.1根軌跡的概述
26.2二階系統的根軌跡分析
26.3MATLAB中與根軌跡相關的函數
26.3.1pzmap函數
26.3.2rlocus函數
26.3.3rlocfind函數
26.3.4sgrid函數
26.3.5zgrid函數
26.3.6damp函數
第27章可控性與可觀性的MATLAB實現
27.1可控性與可觀性
27.2狀態可控性
27.3狀態可觀性
27.4可控性和可觀性的實現
27.4.1可控標準型
27.4.2可觀標準型
第28章系統穩態誤差分析的MATLAB實現
28.1系統誤差分析與計算
28.2MATLABLTIViewer穩定性判定實例
第29章頻域穩定性分析
29.1Nyquist穩定判據
29.2穩定裕度
29.2.1相對穩定性
29.2.2增益裕度
29.2.3相角裕度
第30章控制系統工程應用實例
30.1MATLAB在頻域響應中的應用
30.2MATLAB/Simulink在狀態空間中的應用
30.3MATLAB在PID控制器設計中的應用
第31章變換矩陣與狀態空間表達式
31.1非唯一性與特征不變性
31.2標準型
31.2.1對角規范型
31.2.2約當規范型
第32章高階系統的時域分析
32.1高階系統
32.2時域分析的MATLAB實現
32.2.1step函數
32.2.2dcgain函數
32.2.3impulse函數
32.2.4initial函數
32.2.5lsim函數
32.3MATLAB圖形化時域分析
第33章控制系統穩定性判定的MATLAB實現
33.1方程特征根判定穩定性
33.2Lienard拟Chipard判據判定系統穩定性
33.3根軌跡法判定穩定性
33.4傳遞函數極點法判定系統穩定性
33.5李亞普諾夫第二法判定系統穩定性
33.6頻率法判定系統穩定性
33.6.1Bode圖判定系統穩定性
33.6.2Nyquist曲線判定系統穩定性
第34章設計kalman濾波器最優狀態估計器
34.1kalman函數
34.2lqi函數
34.3estim函數
第35章閉環比值與解耦控制系統分析
35.1閉環比值控制系統
35.1.1單閉環比值控制系統
35.1.2雙閉環比值控制系統
35.2解耦控制系統
35.2.1前饋補償解耦控制
35.2.2反饋補償解耦控制
附錄AMATLABR2016a安裝說明
參考文獻
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