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科學與工程計算技術叢書控制系統建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現 版權信息
- ISBN：9787302564669
- 條形碼：9787302564669 ; 978-7-302-56466-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
科學與工程計算技術叢書控制系統建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現 本書特色
MATLAB被譽為工程應用軟件的*平臺。它利用計算機來解決數學計算、系統建模、理論驗證及系統仿真，已經成為國內外學者熱衷采用的科研輔助手段。編寫《控制系統建模與仿真——基于MATLAB/Simulink的分析與實現》的目的是借助MATLAB軟件中的矩陣運算、函數及工具箱來解決控制工程中復雜的理論計算、繁瑣的繪圖及分析。本書通過將控制理論中難以計算的問題借助MATLAB/Simulink來解決，幫助讀者全面掌握MATLAB編程、Simulink仿真及控制系統建模知識。全書涵蓋了如下核心知識要點： MATLABR2020a的基本使用； MATLABR2020a的矩陣與數組應用； MATLABR2020a的高等數學計算； 控制系統建模與仿真理論基礎； 控制系統時域分析的MATLAB實現； 控制系統頻域、根軌跡分析與設計的MATLAB實現； PID控制器的MATLAB編程實現； 狀態空間極點配置控制系統設計的MATLAB實現； Simulink模塊設計與仿真； MATLAB的GUIDE與App Designer 界面設計。
科學與工程計算技術叢書控制系統建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現 內容簡介
本教材共包含8章，、2章為MATLAB數學運算基礎應用，介紹了MATLAB矩陣、函數、符號及高等數學函數運算。第3章介紹了自動控制及系統的組成、穩定性的概念及傳遞函數的建立方法。第4~8章利用MATLAB強大數據處理、繪圖函數和Simulink仿真工具，對被控對象模型進行了系統建模、分析、計算、性能指標的優化及控制器設計，從時域、頻域、根軌跡、非線性及狀態空間幾個方面，完成對系統性能指標驗證及控制系統設計，還使用GUIDE編寫了實驗界面，通過人-機交互完成PID參數設計。在教材結構上，便于學生操作和自學。
科學與工程計算技術叢書控制系統建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現 目錄
第1章MATLAB/Simulink概述
1.1MATLAB的主要功能
1.2MATLAB R2020a窗口界面
1.2.1主界面
1.2.2工具欄
1.3窗口操作
1.3.1常用操作命令
1.3.2常用快捷鍵
1.4Simulink簡介
1.4.1Simulink的組成結構
1.4.2Simulink仿真示例
第2章MATLAB矩陣與數組應用
2.1常量與變量的使用
2.1.1常量表示
2.1.2新建變量
2.1.3變量命名規則
2.1.4全局變量
2.1.5數據類型
2.1.6常用標點符號及功能
2.2矩陣表示
2.2.1矩陣的建立方法
2.2.2向量的建立方法
2.2.3常用特殊矩陣
2.2.4稀疏矩陣
2.2.5矩陣拆分
2.3矩陣的基本運算
2.3.1求矩陣的秩、跡和條件數
2.3.2求矩陣的逆
2.3.3求矩陣的特征值和特征向量
2.3.4矩陣的算術運算
2.3.5求矩陣的*大值、*小值及矩陣的排序
2.3.6求矩陣的平均值和中值
2.3.7求矩陣元素的和與積
2.3.8求元素累加和與累乘積
2.4MATLAB常用函數
2.4.1隨機函數
2.4.2數學函數
2.4.3轉換函數
2.4.4字符串操作函數
2.4.5判斷數據類型函數
2.4.6查找函數
2.4.7判斷向量函數
2.4.8日期時間函數
2.4.9文件操作函數
2.4.10函數句柄
2.5MATLAB數組表示
2.5.1結構數組
2.5.2元胞(單元)數組
2.6數組集合運算
2.6.1交運算
2.6.2差運算
2.6.3并運算
2.6.4異或運算
2.7多項式與算術運算
2.7.1多項式的建立與轉換
2.7.2多項式運算
2.8MATLAB符號運算
2.8.1符號變量與符號表達式
2.8.2符號運算
第3章MATLAB高等數學計算
3.1傅里葉變換與反變換
3.1.1傅里葉變換
3.1.2傅里葉反變換
3.2拉普拉斯變換與反變換
3.2.1拉普拉斯變換
3.2.2拉普拉斯反變換
3.3Z變換與反變換
3.3.1Z變換
3.3.2Z反變換
3.4求極限
3.5求導數
3.5.1語法格式
3.5.2求導數案例
3.6求積分
3.6.1使用int函數求積分
3.6.2使用quadl函數求積分
3.7求零點與極值
3.7.1求零點
3.7.2求極值
3.8求方程的解
3.8.1線性方程組求解
3.8.2符號代數方程求解
3.8.3常微分方程(組)求解
3.9級數
3.9.1級數求和
3.9.2一元函數的泰勒級數展開
3.10常用繪圖功能
3.10.1二維繪圖
3.10.2三維繪圖
3.11函數插值
3.11.1一維插值
3.11.2二維插值
3.11.3三維插值
第4章控制系統建模與仿真理論基礎
4.1控制系統及建模
4.1.1自動控制系統
4.1.2控制系統建模
4.2控制系統的穩定性
4.2.1穩定性的描述
4.2.2穩定性的圖形表示
4.3傳遞函數模型表示
4.3.1傳遞函數的定義
4.3.2傳遞函數的性質
4.3.3傳遞函數的主要應用
4.4系統的開環和閉環傳遞函數模型
4.4.1開環傳遞函數模型
4.4.2閉環傳遞函數模型
4.5傳遞函數模型的建立方法
4.5.1傳遞函數模型的形式
4.5.2零極點傳遞函數模型
4.5.3狀態空間形式
4.5.4建立標準傳遞函數模型
4.6傳遞函數模型形式轉換
4.6.1傳遞函數轉換函數
4.6.2傳遞函數轉換示例
第5章控制系統時域分析的MATLAB實現
5.1模型建立與化簡
5.1.1串聯結構
5.1.2并聯結構
5.1.3反饋結構
5.1.4復雜結構
5.1.5多輸入多輸出系統
5.2控制系統的瞬態響應分析
5.2.1單位脈沖響應
5.2.2單位階躍響應
5.2.3零輸入響應
5.2.4任意函數作用下系統的響應
5.3二階系統階躍響應分析
5.3.1二階系統時域動態性能指標
5.3.2使用函數獲取時域動態指標
5.4穩定性分析
5.4.1使用閉環特征多項式的根判別穩定性
5.4.2使用零極點圖判別穩定性
5.4.3使用勞斯判據判別穩定性
5.4.4延遲環節穩定性判別
第6章控制系統頻域分析、根軌跡分析與設計的MATLAB實現
6.1頻域特性分析
6.1.1繪制Bode圖
6.1.2獲取幅值裕度和相位裕度
6.1.3繪制Nyquist圖
6.1.4繪制Nichols圖
6.1.5計算頻域參數
6.2頻域法超前和滯后校正設計
6.2.1超前校正設計方法
6.2.2滯后校正設計方法
6.3根軌跡分析與設計
6.3.1根軌跡分析
6.3.2根軌跡校正設計
第7章PID控制器的MATLAB編程實現
7.1使用試湊法設計PID控制器
7.1.1PID控制原理
7.1.2PID試湊原則
7.1.3PID控制器參數的作用
7.1.4試湊法PID控制器設計分析
7.2工程整定法求PID控制參數
7.2.1動態特性參數法
7.2.2科恩庫恩整定法
7.2.3使用衰減曲線法整定參數
7.2.4使用臨界比例度法整定參數
7.3使用Smith預估器設計PID控制器
7.3.1Smith預估器控制的基本原理
7.3.2Smith預估器控制特點
第8章狀態空間極點配置控制系統設計的MATLAB實現
8.1極點配置與必要條件
8.1.1極點配置說明
8.1.2極點配置方法
8.1.3系統可控性及判斷方法
8.1.4狀態反饋極點配置空間變換參數
8.1.5系統可觀測性及判斷方法
8.2二次型*優控制器設計
8.2.1*優控制的基本概念
8.2.2二次型*優控制函數
8.3使用Kalman濾波器設計LQG*優控制器
8.3.1Kalman濾波器的MATLAB實現
8.3.2LQG*優控制器的MATLAB實現
第9章基于Simulink模塊的設計與仿真
9.1仿真編輯及參數設置
9.1.1創建仿真模型
9.1.2仿真庫基本模塊
9.1.3模塊的參數和屬性設置
9.2二階系統仿真
9.2.1改變阻尼比的二階系統仿真分析
9.2.2改變頻率的二階系統仿真分析
9.3穩定性及穩態誤差仿真
9.3.1穩定性的仿真
9.3.2增益K對穩態誤差的影響
9.3.3積分環節個數對穩態誤差的影響
9.4串聯超前和滯后校正仿真設計
9.4.1相位超前校正
9.4.2相位滯后校正
9.5PID控制仿真
9.5.1使用試湊法整定PID參數
9.5.2使用衰減曲線法整定PID參數
9.5.3使用臨界比例度法整定PID參數
9.5.4Smith預估器控制仿真
9.6非線性相平面分析與校正設計
9.6.1二階系統的相平面分析
9.6.2非線性校正設計
9.7狀態反饋控制器仿真設計
9.7.1狀態反饋與極點配置
9.7.2狀態反饋與極點配置案例
第10章MATLAB的GUIDE與App Designer 界面設計
10.1GUIDE開發環境
10.1.1創建GUI圖形界面
10.1.2圖形界面案例
10.2MATLAB句柄的使用
10.2.1句柄式圖形對象
10.2.2句柄常用函數
10.3回調函數
10.3.1回調函數的格式
10.3.2回調函數的使用
10.4GUI組件及屬性
10.4.1組件及對象屬性
10.4.2載入靜態圖片與動態圖片
10.4.3GUI應用案例
10.5App的應用
10.5.1App設計器
10.5.2App應用案例
10.5.3GUIDE到App的遷移
10.6菜單設計
10.6.1上下文菜單
10.6.2菜單欄設計
參考文獻
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科學與工程計算技術叢書控制系統建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現 作者簡介
姜增如 北京理工大學副教授，碩士生導師。多年來工作在教學第一線，主講“MATLAB在自動化工程中的應用”“過程控制”“自動控制理論實驗”“C語言程序設計”等課程。2017—2019年，發表教學改革論文6篇、EI收錄科研論文7篇，出版專業教材4部，與企業合作科研項目兩項，實現教學改革項目立項一項。2018年，在中國大學MOOC網發布“自動控制理論實驗”在線公開課。2019年，將MOOC與SPOC管理方法結合，設計并實施了“MOOC教學 在線輔導 線下教學管理”的混合教學管理模式，使得學生不僅能在線學習MOOC課程，還可實現遠程管理、下載學習資料等功能。
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