控制系统仿真及MATLAB语言

第1章概论

1.1仿真技术概述

1.1.1仿真的定义和分类

1.1.2仿真过程

1.2数字仿真软件

1.3仿真技术的应用与发展

1.3.1仿真技术的应用

1.3.2仿真技术的发展趋势

习题

第2章MATLAB与Simulink基础

2.1MATLAB简介

2.2基本语句结构

2.2.1变量

2.2.2向量运算

2.3基本矩阵运算

2.3.1矩阵输入

2.3.2矩阵运算

2.3.3矩阵操作

2.4绘图

2.4.1二维图形的绘制

2.4.2三维图形的绘制

2.5数据处理

2.5.1多项式处理

2.5.2曲线拟合与插值

2.5.3数据分析

2.6MATLAB编程

2.6.1条件语句与循环语句

2.6.2M文件及M函数的编写与运行

2.7Simulink基础

2.7.1Simulink的启动

2.7.2Simulink的模块库介绍

2.7.3Simulink模型的建立及对模型的处理

2.7.4Simulink仿真的参数设置

习题

第3章控制系统的数学描述及建模

3.1连续系统的数学模型

3.1.1微分方程形式

3.1.2传递函数形式

3.1.3零极点增益形式

3.1.4部分分式形式

3.1.5状态方程形式

3.1.6非线性系统的线性化

3.2控制系统的模型转换

3.2.1传递函数形式与零极点增益形式之间的转换

3.2.2传递函数形式与部分分式展开形式之间的转换

3.2.3状态方程形式与传递函数形式或零极点增益形式之间的转换

3.2.4系统的对角化与约当化

3.2.5系统转换为能控标准型

3.2.6系统转换为能观标准型

3.2.7对象数据类型描述

3.3控制系统建模实例

3.3.1直流电动机系统建模

3.3.2汽车半主动悬架动力学模型

3.3.3过热蒸汽温度控制系统的建模

3.3.4单级倒立摆数学模型的建立

习题

第4章连续系统的离散化方法

4.1常微分方程的数值解法

4.1.1数值求解的基本概念

4.1.2欧拉法

4.1.3龙格-库塔法

4.1.4微分方程数值解的MATLAB实现

4.2数值算法的稳定性及选择原则

4.2.1数值算法的稳定性

4.2.2数值算法的选择原则

4.3数值算法中的“病态”问题

4.3.1“病态”微分方程

4.3.2“病态”系统的仿真方法

4.4连续系统状态方程的离散化

习题

第5章控制系统的时频分析法

5.1控制系统时域分析

5.1.1时域响应概述

5.1.2时域分析常用MATLAB函数

5.2控制系统频域分析

5.2.1频率响应概述

5.2.2频域分析常用MATLAB函数介绍

5.3根轨迹法

5.3.1根轨迹的基本概念

5.3.2根轨迹的绘制

5.3.3利用根轨迹法分析控制系统

习题

第6章控制系统的校正

6.1校正基础知识

6.1.1校正的结构形式

6.1.2性能指标

6.1.3串联校正的分类

6.1.4校正的分析方法

6.1.5PID校正

6.2频率特性设计法

6.2.1相位超前校正

6.2.2相位迟后校正

6.3根轨迹设计法

6.3.1Rltool设计

6.3.2根轨迹校正方法

6.4PID校正

6.4.1常规PID校正方法

6.4.2Ziegler-Nichols方法

6.5迟后系统的校正

6.5.1大林控制算法

6.5.2Smith预估控制器

习题

第7章控制系统的状态空间设计法

7.1极点配置

7.1.1单输入系统的极点配置

7.1.2极点配置实例分析

7.2观测器设计及实例分析

7.3基于观测器的状态反馈控制器设计及实例分析

7.4线性二次型最优控制器设计及实例分析

习题

附录AMATLAB常用函数

参考文献

　　MATLAB软件的诞生，使控制系统的分析与设计问题变得简单。它为控制系统的设计与仿真提供了一个强有力的工具。目前，MATLAB软件已经成为控制领域的标准设计与计算工具。因此，从事控制工程的专业技术人员和学生迫切需要一本介绍控制系统仿真及MATLAB语言的书籍，以满足实际工作及学习的需要。本书共7章，内容包括概论、MATLAB与Simulink基础、控制系统的数学描述及建模、连续系统的离散化方法、控制系统的时频分析法及根轨迹法、控制系统的校正和控制系统的状态空间设计法。　　本书主要介绍控制系统的仿真方法及MATLAB语言的应用。全书共7章，第1章介绍了仿真技术的定义、分类和应用；第2章主要介绍MATLAB与Simulink基础；第3章讲解控制系统的数学描述及建模；第4章介绍连续系统的离散化方法；第5章通过实例描述了控制系统的时频分析法及根轨迹法；第6章主要介绍控制系统的校正；第7章详细讨论用MATLAB实现控制系统的状态空间设计法。　　本书可作为理工科高等院校研究生、本科生教学用书，也可作为工程技术人员的参考书。