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基于微控制器的經典控制理論與現代控制技術——設計、實現與應用 版權信息
- ISBN：9787111751397
- 條形碼：9787111751397 ; 978-7-111-75139-7
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
基于微控制器的經典控制理論與現代控制技術——設計、實現與應用 本書特色
本書遵循教指委相關指導文件和高等院校學生學習規律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結合。
基于微控制器的經典控制理論與現代控制技術——設計、實現與應用 內容簡介
本書介紹了基于微控制器的經典控制理論與現代控制技術，包括PID控制、一型模糊邏輯控制和區間二型模糊邏輯控制。全書共9章，第1章為緒論；第2、4～7章介紹了不同領域中應用的經典控制理論和現代控制技術；第3、8、9章介紹了特定的微控制器、微控制器評估板、外圍設備和接口，以及針對閉環控制系統開發和構建的專業控制程序軟件包。借助應用案例，本書分析了各種MATLAB控制工具箱及相關的控制函數和工具的使用特點，展示了運用MATLAB Simulink進行相關仿真的研究成果。此外，本書附錄提供了一套完整的說明和指導，可以幫助讀者輕松快速地下載并安裝開發工具和工具包。 本書系統性強、內容翔實、案例豐富，編排結構適于教學使用，可供高等院校自動化類、電氣信息類、電子信息類和計算機類等相關專業以及“新工科”專業的本科生、研究生和教師使用，還可供控制編程人員、軟件工程師和科研工作者參考。
基于微控制器的經典控制理論與現代控制技術——設計、實現與應用 目錄
目錄
譯者序
先進工業控制叢書主編簡介
先進工業控制叢書簡介
原叢書前言
原書序
致謝
作者簡介
商標和版權
第1章緒論
1.1TM4C123GH6PM微控制器開發工具和工具包
1.2本書的主要特點
1.3本書的適用人群
1.4本書的主要內容
1.5本書的結構及使用建議
1.6源代碼和示例項目的使用方法
1.7讀者支持
第2章控制系統基本原理
2.1引言
2.2開環控制系統
2.3閉環(反饋)控制系統
2.4拉普拉斯變換簡介
2.5傳遞函數和控制框圖
2.6極點和零點
2.7線性時不變控制系統
2.7.1時不變系統
2.7.2線性系統
2.8非線性時變控制系統
2.9連續控制系統
2.10離散和數字控制系統
2.11本章小結
課后習題
第3章TivaTM C系列LaunchPadTM——TM4C123GXL簡介
3.1引言
3.2硬件包簡介
3.2.1TM4C123GH6PM微控制器概述
3.2.2TivaTM C系列LaunchPadTM TM4C123GXL評估板
3.2.3EduBASE ARM Trainer簡介
3.2.4其他相關外圍設備和接口簡介
3.3軟件包簡介
3.3.1ARM微控制器開發套件概述
3.3.2下載并安裝開發套件和指定固件
3.3.3集成開發環境KeilMDK簡介
3.3.4C系列TivaWareTM軟件包簡介
3.3.5TivaTM C系列LaunchPadTM調試適配器及其驅動程序
3.4使用Keil MDK-ARM μVision5 IDE構建基本項目的開發步驟
3.5本章小結
課后習題
第4章系統數學模型和模型識別
4.1引言
4.2常見系統的數學模型
4.2.1機械傳動系統的模型
4.2.2電路系統的模型
4.2.3機電系統的模型
4.3極點與階躍響應的關系
4.4系統模型的主要特性
4.4.1終值定理
4.4.2穩態誤差
4.4.3穩定性
4.4.4物理系統的線性近似
4.4.5系統模型使用的主要MATLAB函數
4.5系統模型識別
4.6MATLABSystem Identification ToolBoxTM簡介
4.6.1過程模型
4.6.2系統識別工具(GUI)
4.6.3非線性ARX模型
4.7案例研究：識別直流電動機Mitsumi 448 PPR
4.7.1Mitsumi 448 PPR電動機和旋轉編碼器
4.7.2TM4C123GH6PM中的QEI模塊和寄存器
4.7.3TM4C123GH6PM中的PWM模塊
4.7.4校準旋轉編碼器識別反饋通道
4.7.5識別目標直流電動機的動態模型
4.8本章小結
課后習題和實驗
第5章經典線性控制系統——PID控制系統
5.1PID控制系統簡介
5.2根軌跡法設計PID控制器
5.2.1根軌跡法簡介
5.2.2繪制根軌跡
5.2.3根軌跡法設計補償器的一般注意事項
5.2.4根軌跡法設計的相位超前補償器
5.2.5根軌跡法設計的相位滯后補償器
5.2.6根軌跡法設計補償器的計算機輔助方法
5.3頻率響應法設計PID控制器
5.3.1頻率響應法的主要特點
5.3.2伯德圖法設計補償器的一般注意事項
5.3.3伯德圖法設計相位超前補償器
5.3.4伯德圖法設計相位滯后補償器
5.3.5伯德圖法設計PID控制器
5.3.6伯德圖法設計補償器的計算機輔助方法
5.3.7奈奎斯特穩定判據
5.4狀態空間法設計PID控制器
5.4.1狀態空間變量
5.4.2狀態空間中的系統傳遞函數和特征值
5.4.3框圖和狀態空間設計
5.4.4極點配置控制律設計
5.4.5估計器設計
5.4.6結合補償進行控制和估計
5.4.7引入參考輸入
5.4.8積分控制
5.4.9可控性和可觀測性
5.4.10使用狀態反饋控制進行極點配置
5.5案例研究：設計和構建直流電動機系統PID控制器
5.5.1連續和離散的PID閉環控制系統
5.5.2構建PID控制器控制軟件
5.6本章小結
課后習題和實驗
第6章實用非線性控制系統
6.1非線性系統分析的MATLAB Simulink仿真基礎
6.1.1單擺的Simulink模型
6.1.2主從式視距跟蹤的Simulink模型
6.1.3案例研究：飛機著陸建模與控制
6.2非線性系統分析的MATLAB Simulink高級應用
6.2.1兩種群生長模型的Simulink模型批量仿真
6.2.2案例研究：傳染病傳播的參數辨識和免疫控制策略的制定
6.3控制系統在環仿真案例：葡萄糖-胰島素動力學
6.4基于繼電器的簡單控制系統
6.4.1不采用繼電器控制的方式
6.4.2位置和速度反饋的繼電器控制——滑動現象
6.4.3*小時間繼電器控制——砰砰控制
6.5滑模控制
6.5.1具有建模不確定性的一階系統跟蹤控制
6.5.2超越一階系統的滑模控制
6.6基于李雅普諾夫函數綜合的控制設計
6.6.1李雅普諾夫穩定性理論綜述
6.6.2基于李雅普諾夫綜合理論的控制設計函數
6.7本章小結
課后習題
參考文獻
第7章模糊邏輯控制系統
7.1模糊邏輯控制技術
7.2模糊集合
7.2.1典型集合及其運算
7.2.2典型集合到函數的映射
7.2.3模糊集合及其運算
7.2.4典型集合與模糊集合的比較
7.3模糊化與隸屬函數
7.4模糊控制規則
7.4.1模糊映射規則
7.4.2模糊隱含規則
7.5去模糊化和查找表
7.5.1*大值平均值(MOM)法
7.5.2重心(COG)法
7.5.3高度法(HM)
7.5.4查找表
7.5.5離線與在線去模糊化
7.6模糊邏輯控制系統的結構
7.6.1模糊比例微分(PD)控制器
7.6.2模糊比例積分(PI)控制器
7.7MATLAB模糊邏輯工具箱簡介
7.7.1模糊推理函數
7.7.2模糊邏輯工具箱圖形用戶界面工具(FLTGUIT)
7.8用模糊邏輯工具箱實現模糊邏輯控制
7.8.1FLTGUIT在直流電動機系統中的應用
7.8.2模糊函數模糊邏輯控制的應用
7.9模糊邏輯控制器的調諧
7.10用Simulink實現模糊邏輯控制
7.11PID控制器與模糊邏輯控制器的比較
7.11.1仿真研究
7.11.2實驗研究
7.12本章小結
課后習題和實驗
第8章TM4C123G MCU系統的模糊邏輯控制器設計
8.1引言
8.2模糊邏輯閉環控制系統的實現
8.2.1模糊化過程
8.2.2控制規則設計
8.2.3去模糊化過程
8.3模糊邏輯控制器在直流電動機控制系統中的應用
8.4案例研究：構建模糊邏輯控制項目FZControl
8.5利用在線模糊推理系統獲取實時模糊控制輸出
8.5.1生成Visual C 界面項目訪問MATLAB FIS
8.5.2生成完整項目獲取在線模糊輸出
8.6本章小結
實驗
第9章區間二型模糊邏輯控制器
9.1一型和區間二型模糊集合簡介
9.2區間二型模糊集合運算
9.3區間二型模糊邏輯系統
9.4Karnik-Mendel(KM)算法
9.5區間二型模糊邏輯系統示例
9.6設計和構建直流電動機系統的區間二型模糊邏輯控制器
9.7區間二型模糊邏輯控制系統的仿真研究
9.7.1創建FIS——IT2FL_LTS仿真框圖模型
9.7.2IT2FL_LTS模型的仿真結果
9.8PID、一型模糊邏輯控制和區間二型模糊邏輯控制間的比較
9.8.1正常時滯系統的仿真研究比較
9.8.2長時滯系統的仿真研究比較
9.8.3隨機噪聲系統的仿真研究比較
9.8.4模型不確定系統的仿真研究比較
9.9本章小結
實驗
參考文獻
附錄
附錄A下載并安裝Keil MDK-ARM μVision 5.24a
附錄B下載并安裝TivaWare SW-EK-TM4C123GXL軟件包
附錄C下載并安裝Stellaris ICDI和設置虛擬COM端口
譯者序
先進工業控制叢書主編簡介
先進工業控制叢書簡介
原叢書前言
原書序
致謝
作者簡介
商標和版權
第1章緒論
1.1TM4C123GH6PM微控制器開發工具和工具包
1.2本書的主要特點
1.3本書的適用人群
1.4本書的主要內容
1.5本書的結構及使用建議
1.6源代碼和示例項目的使用方法
1.7讀者支持
第2章控制系統基本原理
2.1引言
2.2開環控制系統
2.3閉環(反饋)控制系統
2.4拉普拉斯變換簡介
2.5傳遞函數和控制框圖
2.6極點和零點
2.7線性時不變控制系統
2.7.1時不變系統
2.7.2線性系統
2.8非線性時變控制系統
2.9連續控制系統
2.10離散和數字控制系統
2.11本章小結
課后習題
第3章TivaTM C系列LaunchPadTM——TM4C123GXL簡介
3.1引言
3.2硬件包簡介
3.2.1TM4C123GH6PM微控制器概述
3.2.2TivaTM C系列LaunchPadTM TM4C123GXL評估板
3.2.3EduBASE ARM Trainer簡介
3.2.4其他相關外圍設備和接口簡介
3.3軟件包簡介
3.3.1ARM微控制器開發套件概述
3.3.2下載并安裝開發套件和指定固件
3.3.3集成開發環境KeilMDK簡介
3.3.4C系列TivaWareTM軟件包簡介
3.3.5TivaTM C系列LaunchPadTM調試適配器及其驅動程序
3.4使用Keil MDK-ARM μVision5 IDE構建基本項目的開發步驟
3.5本章小結
課后習題
第4章系統數學模型和模型識別
4.1引言
4.2常見系統的數學模型
4.2.1機械傳動系統的模型
4.2.2電路系統的模型
4.2.3機電系統的模型
4.3極點與階躍響應的關系
4.4系統模型的主要特性
4.4.1終值定理
4.4.2穩態誤差
4.4.3穩定性
4.4.4物理系統的線性近似
4.4.5系統模型使用的主要MATLAB函數
4.5系統模型識別
4.6MATLABSystem Identification ToolBoxTM簡介
4.6.1過程模型
4.6.2系統識別工具(GUI)
4.6.3非線性ARX模型
4.7案例研究：識別直流電動機Mitsumi 448 PPR
4.7.1Mitsumi 448 PPR電動機和旋轉編碼器
4.7.2TM4C123GH6PM中的QEI模塊和寄存器
4.7.3TM4C123GH6PM中的PWM模塊
4.7.4校準旋轉編碼器識別反饋通道
4.7.5識別目標直流電動機的動態模型
4.8本章小結
課后習題和實驗
第5章經典線性控制系統——PID控制系統
5.1PID控制系統簡介
5.2根軌跡法設計PID控制器
5.2.1根軌跡法簡介
5.2.2繪制根軌跡
5.2.3根軌跡法設計補償器的一般注意事項
5.2.4根軌跡法設計的相位超前補償器
5.2.5根軌跡法設計的相位滯后補償器
5.2.6根軌跡法設計補償器的計算機輔助方法
5.3頻率響應法設計PID控制器
5.3.1頻率響應法的主要特點
5.3.2伯德圖法設計補償器的一般注意事項
5.3.3伯德圖法設計相位超前補償器
5.3.4伯德圖法設計相位滯后補償器
5.3.5伯德圖法設計PID控制器
5.3.6伯德圖法設計補償器的計算機輔助方法
5.3.7奈奎斯特穩定判據
5.4狀態空間法設計PID控制器
5.4.1狀態空間變量
5.4.2狀態空間中的系統傳遞函數和特征值
5.4.3框圖和狀態空間設計
5.4.4極點配置控制律設計
5.4.5估計器設計
5.4.6結合補償進行控制和估計
5.4.7引入參考輸入
5.4.8積分控制
5.4.9可控性和可觀測性
5.4.10使用狀態反饋控制進行極點配置
5.5案例研究：設計和構建直流電動機系統PID控制器
5.5.1連續和離散的PID閉環控制系統
5.5.2構建PID控制器控制軟件
5.6本章小結
課后習題和實驗
第6章實用非線性控制系統
6.1非線性系統分析的MATLAB Simulink仿真基礎
6.1.1單擺的Simulink模型
6.1.2主從式視距跟蹤的Simulink模型
6.1.3案例研究：飛機著陸建模與控制
6.2非線性系統分析的MATLAB Simulink高級應用
6.2.1兩種群生長模型的Simulink模型批量仿真
6.2.2案例研究：傳染病傳播的參數辨識和免疫控制策略的制定
6.3控制系統在環仿真案例：葡萄糖-胰島素動力學
6.4基于繼電器的簡單控制系統
6.4.1不采用繼電器控制的方式
6.4.2位置和速度反饋的繼電器控制——滑動現象
6.4.3*小時間繼電器控制——砰砰控制
6.5滑模控制
6.5.1具有建模不確定性的一階系統跟蹤控制
6.5.2超越一階系統的滑模控制
6.6基于李雅普諾夫函數綜合的控制設計
6.6.1李雅普諾夫穩定性理論綜述
6.6.2基于李雅普諾夫綜合理論的控制設計函數
6.7本章小結
課后習題
參考文獻
第7章模糊邏輯控制系統
7.1模糊邏輯控制技術
7.2模糊集合
7.2.1典型集合及其運算
7.2.2典型集合到函數的映射
7.2.3模糊集合及其運算
7.2.4典型集合與模糊集合的比較
7.3模糊化與隸屬函數
7.4模糊控制規則
7.4.1模糊映射規則
7.4.2模糊隱含規則
7.5去模糊化和查找表
7.5.1*大值平均值(MOM)法
7.5.2重心(COG)法
7.5.3高度法(HM)
7.5.4查找表
7.5.5離線與在線去模糊化
7.6模糊邏輯控制系統的結構
7.6.1模糊比例微分(PD)控制器
7.6.2模糊比例積分(PI)控制器
7.7MATLAB模糊邏輯工具箱簡介
7.7.1模糊推理函數
7.7.2模糊邏輯工具箱圖形用戶界面工具(FLTGUIT)
7.8用模糊邏輯工具箱實現模糊邏輯控制
7.8.1FLTGUIT在直流電動機系統中的應用
7.8.2模糊函數模糊邏輯控制的應用
7.9模糊邏輯控制器的調諧
7.10用Simulink實現模糊邏輯控制
7.11PID控制器與模糊邏輯控制器的比較
7.11.1仿真研究
7.11.2實驗研究
7.12本章小結
課后習題和實驗
第8章TM4C123G MCU系統的模糊邏輯控制器設計
8.1引言
8.2模糊邏輯閉環控制系統的實現
8.2.1模糊化過程
8.2.2控制規則設計
8.2.3去模糊化過程
8.3模糊邏輯控制器在直流電動機控制系統中的應用
8.4案例研究：構建模糊邏輯控制項目FZControl
8.5利用在線模糊推理系統獲取實時模糊控制輸出
8.5.1生成Visual C 界面項目訪問MATLAB FIS
8.5.2生成完整項目獲取在線模糊輸出
8.6本章小結
實驗
第9章區間二型模糊邏輯控制器
9.1一型和區間二型模糊集合簡介
9.2區間二型模糊集合運算
9.3區間二型模糊邏輯系統
9.4Karnik-Mendel(KM)算法
9.5區間二型模糊邏輯系統示例
9.6設計和構建直流電動機系統的區間二型模糊邏輯控制器
9.7區間二型模糊邏輯控制系統的仿真研究
9.7.1創建FIS——IT2FL_LTS仿真框圖模型
9.7.2IT2FL_LTS模型的仿真結果
9.8PID、一型模糊邏輯控制和區間二型模糊邏輯控制間的比較
9.8.1正常時滯系統的仿真研究比較
9.8.2長時滯系統的仿真研究比較
9.8.3隨機噪聲系統的仿真研究比較
9.8.4模型不確定系統的仿真研究比較
9.9本章小結
實驗
參考文獻
附錄
附錄A下載并安裝Keil MDK-ARM μVision 5.24a
附錄B下載并安裝TivaWare SW-EK-TM4C123GXL軟件包
附錄C下載并安裝Stellaris ICDI和設置虛擬COM端口
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基于微控制器的經典控制理論與現代控制技術——設計、實現與應用 作者簡介
白穎，是約翰遜 C.史密斯大學（Johnson C.Simith University），計算機科學與工程系教授。他的研究領域包括智能控制、軟計算、混合語言編程、模糊邏輯控制、機器人控制、機器人校準和模糊多準則決策等。Ying Bai博士有著豐富的行業經驗，在Motorola MMS、Schlumberger ATE Technology、Immix TeleCom和Lam Research等公司擔任軟件工程師或高級軟件工程師。 茲維·S.羅斯，博士分別于1974年和1979年在以色列理工學院獲得電氣工程學士和碩士學位，并于1983年在凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）獲得系統工程博士學位。隨后，他加入了佛羅里達大西洋大學（Florida Atlantic University，FAU）工程與計算機科學學院，目前是該學院計算機與電氣工程系和計算機科學系的教授。
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