控制系统计算机仿真

第1章 绪论

1.1 计算机仿真的基本概念

1.1.1 系统

1.1.2 模型

1.1.3 仿真

1.2 计算机仿真研究的步骤

1.3 计算机仿真的特点

1.3.1 仿真的试验性质

1.3.2 仿真法与解析法

1.4 计算机仿真的应用和发展

1.4.1 计算机仿真应用的类型

1.4.2 计算机仿真的优点

1.4.3 计算机仿真的发展与现状

1.5 控制系统仿真的数学模型

1.5.1 连续时间系统的数学模型

1.5.2 离散时间系统的数学模型

1.5.3 采样控制系统的数学模型

1.6 数字仿真软件简介

1.6.1 数字仿真软件的主要功能与基本结构

1.6.2 MATLAB／Simulink仿真环境

小结

思考题与习题

第2章 连续系统数字仿真的基本算法

2.1 数值积分算法

2.1.1 数值积分算法的基本原理

2.1.2 欧拉法

2.1.3 龙格一库塔法

2.1.4 微分方程数值积分的矩阵分析

2.2 数值积分算法的基本分析

2.2.1 单步法和多步法

2.2.2 显式算法和隐式算法

2.2.3 截断误差和舍入误差

2.2.4 数值积分算法的计算稳定性

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

2.2.6 数值积分算法的选择原则

2.2.7 误差估计与步长控制

2.2.8 数值积分算法仿真实例

2.3 连续系统仿真的离散相似算法

2.3.1 时域离散相似算法的基本概念

2.3.2 时域离散化模型的推导

2.3.3 时域离散化模型的特性分析

2.3.4 时域离散算法仿真实例

2.4 常用快速数字仿真算法

2.4.1 仿真中对快速性的需求

2.4.2 相匹配原理

2.4.3 替换法

2.4.4 根匹配法

2.5 实时数字仿真算法

2.5.1 实时数字仿真的概念

2.5.2 实时数字仿真算法的特性

2.5.3 常用的实时数字仿真算法

小结

思考题与习题

第3章 采样控制系统的数字仿真

3.1 采样控制系统数字仿真概述

3.1.1 采样控制系统及其特点

3.1.2 采样控制系统仿真的特殊问题

3.2 采样控制系统数字仿真的一般方法

3.2.1 差分方程递推求解法

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

3.3 MATLAB在采样控制系统数字仿真中的应用

3.3.1 应用MATLAB函数求采样系统的时域响应

3.3.2 基于simulink的采样控制系统仿真

小结

思考题与习题

第4章 控制系统优化设计与仿真

4.1 控制系统参数优化的基本概念

4.1.1 两类优化问题

4.1.2 问题的提法及专用名词

4.1.3 寻优途径及优化方法的评价

4.1.4 控制系统优化设计中目标函数的构成

4.1.5 数字仿真在优化设计中的作用

4.2 单纯形法

4.2.1 单纯形法原理

4.2.2 单纯形的构成

4.2.3 改进单纯形法

4.3 控制系统参数优化设计的实例

4.3.1 电机电压控制系统的数学模型

4.3.2 两种寻优参照对象

4.3.3 寻优程序与Simulink模型之间的信息传递

4.3.4 仿真运行与结果分析

小结

思考题与习题

第5章 控制系统的仿真建模

5.1 问题的描述与模型的定义

5.2 控制系统模型的建立

5.2.1 建模要求和原则

5.2.2 建模过程的信息源

5.2.3 建模方法

5.2.4 最小二乘参数估计

5.2.5 模型的阶次辨识

5.2.6 控制系统仿真建模的步骤

5.3 控制系统模型的确认和修改

5.4 控制系统仿真建模的实例

5.4.1 机理建模法

5.4.2 试验方法

5.4.3 基于MATLAB的系统模型估计

小结

思考题与习题

第6章 仿真的工程应用实例

6.1 旋转式倒立摆系统的建模与仿真

6.1.1 旋转式倒立摆系统简介

6.1.2 倒立摆的建模与线性化

6.1.3 仿真运行与结果分析

6.2 直流电机双闭环调速系统的参数仿真优化

6.2.1 系统模型

6.2.2 仿真运行

6.2.3 结果分析

6.3 苯乙烯本体聚合的动力学仿真

6.3.1 系统建模

6.3.2 仿真运行

6.3.3 结果分析

小结

思考题与习题

附录A 改进单纯形法的MATLAB程序

附录B 苯乙烯本体聚合动力学仿真的MATLAB程序

参考文献