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科學(xué)與工程計算技術(shù)叢書控制系統(tǒng)建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現(xiàn)
科學(xué)與工程計算技術(shù)叢書控制系統(tǒng)建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現(xiàn) 版權(quán)信息
- ISBN：9787302564669
- 條形碼：9787302564669 ; 978-7-302-56466-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
科學(xué)與工程計算技術(shù)叢書控制系統(tǒng)建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現(xiàn) 本書特色
MATLAB被譽(yù)為工程應(yīng)用軟件的*平臺。它利用計算機(jī)來解決數(shù)學(xué)計算、系統(tǒng)建模、理論驗證及系統(tǒng)仿真，已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)者熱衷采用的科研輔助手段。編寫《控制系統(tǒng)建模與仿真——基于MATLAB/Simulink的分析與實現(xiàn)》的目的是借助MATLAB軟件中的矩陣運(yùn)算、函數(shù)及工具箱來解決控制工程中復(fù)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(tǒng)建模知識。全書涵蓋了如下核心知識要點(diǎn)： MATLABR2020a的基本使用； MATLABR2020a的矩陣與數(shù)組應(yīng)用； MATLABR2020a的高等數(shù)學(xué)計算； 控制系統(tǒng)建模與仿真理論基礎(chǔ)； 控制系統(tǒng)時域分析的MATLAB實現(xiàn)； 控制系統(tǒng)頻域、根軌跡分析與設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)； PID控制器的MATLAB編程實現(xiàn)； 狀態(tài)空間極點(diǎn)配置控制系統(tǒng)設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)； Simulink模塊設(shè)計與仿真； MATLAB的GUIDE與App Designer 界面設(shè)計。
科學(xué)與工程計算技術(shù)叢書控制系統(tǒng)建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現(xiàn) 內(nèi)容簡介
本教材共包含8章，、2章為MATLAB數(shù)學(xué)運(yùn)算基礎(chǔ)應(yīng)用，介紹了MATLAB矩陣、函數(shù)、符號及高等數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算。第3章介紹了自動控制及系統(tǒng)的組成、穩(wěn)定性的概念及傳遞函數(shù)的建立方法。第4~8章利用MATLAB強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理、繪圖函數(shù)和Simulink仿真工具，對被控對象模型進(jìn)行了系統(tǒng)建模、分析、計算、性能指標(biāo)的優(yōu)化及控制器設(shè)計，從時域、頻域、根軌跡、非線性及狀態(tài)空間幾個方面，完成對系統(tǒng)性能指標(biāo)驗證及控制系統(tǒng)設(shè)計，還使用GUIDE編寫了實驗界面，通過人-機(jī)交互完成PID參數(shù)設(shè)計。在教材結(jié)構(gòu)上，便于學(xué)生操作和自學(xué)。
科學(xué)與工程計算技術(shù)叢書控制系統(tǒng)建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現(xiàn) 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(jié)構(gòu)
1.4.2Simulink仿真示例
第2章MATLAB矩陣與數(shù)組應(yīng)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(guī)則
2.1.4全局變量
2.1.5數(shù)據(jù)類型
2.1.6常用標(biāo)點(diǎn)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(yùn)算
2.3.1求矩陣的秩、跡和條件數(shù)
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(shù)運(yùn)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(shù)
2.4.1隨機(jī)函數(shù)
2.4.2數(shù)學(xué)函數(shù)
2.4.3轉(zhuǎn)換函數(shù)
2.4.4字符串操作函數(shù)
2.4.5判斷數(shù)據(jù)類型函數(shù)
2.4.6查找函數(shù)
2.4.7判斷向量函數(shù)
2.4.8日期時間函數(shù)
2.4.9文件操作函數(shù)
2.4.10函數(shù)句柄
2.5MATLAB數(shù)組表示
2.5.1結(jié)構(gòu)數(shù)組
2.5.2元胞(單元)數(shù)組
2.6數(shù)組集合運(yùn)算
2.6.1交運(yùn)算
2.6.2差運(yùn)算
2.6.3并運(yùn)算
2.6.4異或運(yùn)算
2.7多項式與算術(shù)運(yùn)算
2.7.1多項式的建立與轉(zhuǎn)換
2.7.2多項式運(yùn)算
2.8MATLAB符號運(yùn)算
2.8.1符號變量與符號表達(dá)式
2.8.2符號運(yùn)算
第3章MATLAB高等數(shù)學(xué)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(dǎo)數(shù)
3.5.1語法格式
3.5.2求導(dǎo)數(shù)案例
3.6求積分
3.6.1使用int函數(shù)求積分
3.6.2使用quadl函數(shù)求積分
3.7求零點(diǎn)與極值
3.7.1求零點(diǎn)
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(shù)方程求解
3.8.3常微分方程(組)求解
3.9級數(shù)
3.9.1級數(shù)求和
3.9.2一元函數(shù)的泰勒級數(shù)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(shù)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(tǒng)建模與仿真理論基礎(chǔ)
4.1控制系統(tǒng)及建模
4.1.1自動控制系統(tǒng)
4.1.2控制系統(tǒng)建模
4.2控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性
4.2.1穩(wěn)定性的描述
4.2.2穩(wěn)定性的圖形表示
4.3傳遞函數(shù)模型表示
4.3.1傳遞函數(shù)的定義
4.3.2傳遞函數(shù)的性質(zhì)
4.3.3傳遞函數(shù)的主要應(yīng)用
4.4系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)模型
4.4.1開環(huán)傳遞函數(shù)模型
4.4.2閉環(huán)傳遞函數(shù)模型
4.5傳遞函數(shù)模型的建立方法
4.5.1傳遞函數(shù)模型的形式
4.5.2零極點(diǎn)傳遞函數(shù)模型
4.5.3狀態(tài)空間形式
4.5.4建立標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù)模型
4.6傳遞函數(shù)模型形式轉(zhuǎn)換
4.6.1傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)
4.6.2傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換示例
第5章控制系統(tǒng)時域分析的MATLAB實現(xiàn)
5.1模型建立與化簡
5.1.1串聯(lián)結(jié)構(gòu)
5.1.2并聯(lián)結(jié)構(gòu)
5.1.3反饋結(jié)構(gòu)
5.1.4復(fù)雜結(jié)構(gòu)
5.1.5多輸入多輸出系統(tǒng)
5.2控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析
5.2.1單位脈沖響應(yīng)
5.2.2單位階躍響應(yīng)
5.2.3零輸入響應(yīng)
5.2.4任意函數(shù)作用下系統(tǒng)的響應(yīng)
5.3二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析
5.3.1二階系統(tǒng)時域動態(tài)性能指標(biāo)
5.3.2使用函數(shù)獲取時域動態(tài)指標(biāo)
5.4穩(wěn)定性分析
5.4.1使用閉環(huán)特征多項式的根判別穩(wěn)定性
5.4.2使用零極點(diǎn)圖判別穩(wěn)定性
5.4.3使用勞斯判據(jù)判別穩(wěn)定性
5.4.4延遲環(huán)節(jié)穩(wěn)定性判別
第6章控制系統(tǒng)頻域分析、根軌跡分析與設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)
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(shù)
6.2頻域法超前和滯后校正設(shè)計
6.2.1超前校正設(shè)計方法
6.2.2滯后校正設(shè)計方法
6.3根軌跡分析與設(shè)計
6.3.1根軌跡分析
6.3.2根軌跡校正設(shè)計
第7章PID控制器的MATLAB編程實現(xiàn)
7.1使用試湊法設(shè)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(shù)的作用
7.1.4試湊法PID控制器設(shè)計分析
7.2工程整定法求PID控制參數(shù)
7.2.1動態(tài)特性參數(shù)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(shù)
7.2.4使用臨界比例度法整定參數(shù)
7.3使用Smith預(yù)估器設(shè)計PID控制器
7.3.1Smith預(yù)估器控制的基本原理
7.3.2Smith預(yù)估器控制特點(diǎn)
第8章狀態(tài)空間極點(diǎn)配置控制系統(tǒng)設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)
8.1極點(diǎn)配置與必要條件
8.1.1極點(diǎn)配置說明
8.1.2極點(diǎn)配置方法
8.1.3系統(tǒng)可控性及判斷方法
8.1.4狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置空間變換參數(shù)
8.1.5系統(tǒng)可觀測性及判斷方法
8.2二次型*優(yōu)控制器設(shè)計
8.2.1*優(yōu)控制的基本概念
8.2.2二次型*優(yōu)控制函數(shù)
8.3使用Kalman濾波器設(shè)計LQG*優(yōu)控制器
8.3.1Kalman濾波器的MATLAB實現(xiàn)
8.3.2LQG*優(yōu)控制器的MATLAB實現(xiàn)
第9章基于Simulink模塊的設(shè)計與仿真
9.1仿真編輯及參數(shù)設(shè)置
9.1.1創(chuàng)建仿真模型
9.1.2仿真庫基本模塊
9.1.3模塊的參數(shù)和屬性設(shè)置
9.2二階系統(tǒng)仿真
9.2.1改變阻尼比的二階系統(tǒng)仿真分析
9.2.2改變頻率的二階系統(tǒng)仿真分析
9.3穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)誤差仿真
9.3.1穩(wěn)定性的仿真
9.3.2增益K對穩(wěn)態(tài)誤差的影響
9.3.3積分環(huán)節(jié)個數(shù)對穩(wěn)態(tài)誤差的影響
9.4串聯(lián)超前和滯后校正仿真設(shè)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(shù)
9.5.2使用衰減曲線法整定PID參數(shù)
9.5.3使用臨界比例度法整定PID參數(shù)
9.5.4Smith預(yù)估器控制仿真
9.6非線性相平面分析與校正設(shè)計
9.6.1二階系統(tǒng)的相平面分析
9.6.2非線性校正設(shè)計
9.7狀態(tài)反饋控制器仿真設(shè)計
9.7.1狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置
9.7.2狀態(tài)反饋與極點(diǎn)配置案例
第10章MATLAB的GUIDE與App Designer 界面設(shè)計
10.1GUIDE開發(fā)環(huán)境
10.1.1創(chuàng)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(shù)
10.3回調(diào)函數(shù)
10.3.1回調(diào)函數(shù)的格式
10.3.2回調(diào)函數(shù)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(tài)圖片與動態(tài)圖片
10.4.3GUI應(yīng)用案例
10.5App的應(yīng)用
10.5.1App設(shè)計器
10.5.2App應(yīng)用案例
10.5.3GUIDE到App的遷移
10.6菜單設(shè)計
10.6.1上下文菜單
10.6.2菜單欄設(shè)計
參考文獻(xiàn)
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科學(xué)與工程計算技術(shù)叢書控制系統(tǒng)建模與仿真:基于MATLAB/Simulink的分析與實現(xiàn) 作者簡介
姜增如 北京理工大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師。多年來工作在教學(xué)第一線，主講“MATLAB在自動化工程中的應(yīng)用”“過程控制”“自動控制理論實驗”“C語言程序設(shè)計”等課程。2017—2019年，發(fā)表教學(xué)改革論文6篇、EI收錄科研論文7篇，出版專業(yè)教材4部，與企業(yè)合作科研項目兩項，實現(xiàn)教學(xué)改革項目立項一項。2018年，在中國大學(xué)MOOC網(wǎng)發(fā)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(jié)合，設(shè)計并實施了“MOOC教學(xué) 在線輔導(dǎo) 線下教學(xué)管理”的混合教學(xué)管理模式，使得學(xué)生不僅能在線學(xué)習(xí)MOOC課程，還可實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、下載學(xué)習(xí)資料等功能。
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