控制系统仿真

第1章系统仿真概述

1.1基本概念

1.1.1系统的概念和类型

1.1.2建模和数学模型

1.1.3系统仿真

1.2系统仿真

1.2.1系统仿真的优点

1.2.2仿真与数学求解(解析法)的关系

1.2.3仿真的分类

1.2.4系统仿真的工具

1.2.5系统仿真的步骤

小结

习题

第2章MATLAB基础

2.1概论

2.1.1MATLAB的发展历程和影响

2.1.2MATLAB语言的特点

2.1.3MATLAB命令平台

2.1.4MATLAB文件系统

2.1.5MATLAB工具箱

2.1.6MATLAB的帮助系统

2.2数据类型

2.2.1数值类型

2.2.2逻辑类型

2.2.3字符和字符串

2.3基本语法结构

2.3.1变量与赋值语句

2.3.2函数语句

2.4MATLAB编程基础

2.4.1MATLAB命令行操作

2.4.2独立M文件

2.4.3M函数

2.4.4MATLAB编程知识和规则

2.4.5MATLAB程序控制

小结

习题

第3章MATLAB的运算

3.1矩阵操作

3.1.1矩阵构造

3.1.2矩阵的访问

3.1.3矩阵的运算

3.2特殊数组

3.2.1元胞数组的定义及编址

3.2.2元胞数组的创建和显示

3.3基本数学函数

3.4多项式运算

3.4.1多项式的表示

3.4.2多项式的运算

3.4.3多项式的曲线拟合

3.4.4多项式的展开

3.5函数插值运算

3.6数值求解方法

3.6.1数值积分

3.6.2数值微分

3.6.3微分方程数值求解

3.7MATLAB的符号运算

3.7.1基本符号运算

3.7.2符号运算在控制理论中的应用

小结

习题

第4章MATLAB绘图

4.1基本绘图功能

4.1.1基本绘图函数

4.1.2多图绘制

4.1.3图形标识

4.1.4坐标轴的控制

4.1.5交互式绘图指令

4.1.6三维绘图

4.1.7三维图形的影片动画

4.1.8其他命令简介

4.2句柄绘图

4.2.1基本概念

4.2.2图形对象的创建

4.2.3对象句柄的获取

4.2.4对象属性的获取和设置

小结

习题

第5章MATLAB控制系统仿真

5.1控制系统分析基础

5.1.1时域响应绘图

5.1.2频域响应绘图

5.1.3根轨迹图

5.1.4离散系统仿真

5.2系统数学模型及转换

5.2.1数学模型

5.2.2模型转化

5.3控制系统分析设计

5.4系统校正

5.4.1PID校正

5.4.2根轨迹校正

5.4.3频率法校正

小结

习题

第6章Simulink仿真

6.1Simulink的基本操作

6.1.1新建模型(后缀为.mdl)

6.1.2进入Simulink模块库浏览器

6.1.3常用的基本模块

6.1.4模块的操作

6.2系统仿真及参数设置

6.2.1算法设置

6.2.2工作空间设置

6.2.3应用举例

6.3子系统和封装

6.3.1子系统

6.3.2封装

6.4线性系统分析工具

6.5Simulink扩展与S函数

6.5.1S函数工作过程

6.5.2S函数的编写

6.5.3S函数应用

6.6基于Simulink和虚拟仪器的硬件在环仿真

6.6.1LabVIEW调用MATLAB/Simulink模型

6.6.2实时仿真

小结

习题

第7章数值积分法

7.1连续系统仿真特点和方法

7.2欧拉法

7.2.1基本欧拉法

7.2.2改进的欧拉法

7.3龙格库塔法

7.3.1龙格库塔法基本原理

7.3.2常用的龙格库塔公式

7.3.3微分方程组的解

7.4数值积分法的误差估计和稳定性

7.4.1误差估计和步长控制

7.4.2变步长龙格库塔法

7.4.3数值积分法的稳定性

7.5亚当姆斯法

7.5.1亚当姆斯显式公式

7.5.2亚当姆斯隐式公式

7.5.3预估校正公式及亚当姆斯法的稳定区

小结

习题

第8章快速数字仿真方法

8.1时域离散相似法

8.1.1转移矩阵法

8.1.2增广矩阵法

8.2状态转移矩阵的计算

8.2.1泰勒级数展开法

8.2.2加速收敛法缩方与乘方法

8.3状态方程的求取

8.4频域仿真方法

8.4.1替换法

8.4.2根匹配法

8.5频域离散相似法

8.5.1信号的采样

8.5.2信号的复现与保持器

8.5.3滞后环节和非线性环节

8.5.4离散相似法计算方法

8.5.5信号补偿问题

小结

习题

第9章其他系统的仿真

9.1采样控制系统的仿真

9.2病态系统仿真简介

9.3间断特性的仿真

9.4分布参数系统仿真

小结

习题

第10章离散事件系统仿真

10.1离散事件系统的分类

10.1.1排队系统简介

10.1.2库存系统

10.2随机变量模型的确定和变量的产生

10.2.1模型的确定

10.2.2随机变量的产生

10.3离散事件系统建模与仿真概述

10.3.1基本建模术语

10.3.2典型仿真方法

10.4实体流图法及其仿真

10.4.1实体流图建模

10.4.2实体流图模型的人工运行

10.4.3实体流图模型的事件调度法仿真

10.5活动周期图法及其仿真

10.5.1活动周期图法建模

10.5.2活动周期图模型的人工运行

10.5.3活动周期图模型的活动扫描法仿真

10.6进程交互仿真方法

10.7Petri网方法简介

10.7.1主要的基本术语

10.7.2Petri网的数学结构

10.7.3网系统

小结

习题

参考文献

　　全书共10章，主要内容包括系统仿真的基本概念、分类等基本知识；当前最常用的MATLAB仿真软件包及其在控制系统仿真中的应用，以及Simulink的应用、S函数以及硬件在环仿真系统的开发；连续系统仿真的基本理论和连续系统模型的离散化方法(包括基本原理、适用范围和程序设计实现，数字系统及其他特殊的系统仿真方法)；简介离散事件系统的基本概念、建模、仿真方法。书可作为高等学校自动控制、电子工程、通信等电子信息类专业“控制系统仿真”课程的教材，也可作为工程技术人员的参考用书。　　全书共10章，主要内容包括系统仿真的基本概念、分类等基本知识；当前最常用的MATLAB仿真软件包及其在控制系统仿真中的应用，以及Simulink的应用、S函数以及硬件在环仿真系统的开发；连续系统仿真的基本理论和连续系统模型的离散化方法(包括基本原理、适用范围和程序设计实现，数字系统及其他特殊的系统仿真方法)；简介离散事件系统的基本概念、建模、仿真方法。　　本书每章均安排了习题，并给出了以MATLAB语言编写、可直接运行的所有实例仿真源代码，便于学生参考和实践。　　本书可作为高等学校自动控制、电子工程、通信等电子信息类专业“控制系统仿真”课程的教材，也可作为工程技术人员的参考用书。