控制系统MATLAB计算及仿真PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

控制系统MATLAB计算及仿真PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 控制系统及仿真概述1

1.1 自动控制系统的广泛应用1

1.1.1 电力拖动自动控制系统的应用1

1.1.2 工业生产过程自动控制系统的应用2

1.2 控制系统计算机仿真的基本概念2

1.2.1 系统计算机仿真2

1.2.2 控制系统计算机仿真的过程3

1.3 控制系统 MATLAB 计算及仿真4

1.3.1 先进的软件 MATLAB4

1.3.2 控制系统 MATLAB 计算及仿真的优秀性能7

第2章 MATLAB 程序设计语言9

2.1 MATLAB 安装与启动9

2.1.1 MATLAB5.3的安装9

2.1.2 MATLAB5.3的启动13

2.1.3 Notebook 的启动13

2.2 MATLAB 环境15

2.2.1 MATLAB 的命令窗口15

2.2.2 MATLAB 的工作空间23

2.2.3 MATLAB 的变量浏览器23

2.2.4 MATLAB 的程序编辑器24

2.2.5 MATLAB 的路径浏览器25

2.2.6 MATLAB 的 Work 子目录27

2.2.7 MATLAB 运行外部程序27

2.3 MATLAB 数值运算基础28

2.3.1 常量与变量28

2.3.2 MATLAB 运算符29

2.3.3 矩阵、数组及其算术运算31

2.3.4 数组的关系运算与逻辑运算及其数组函数44

2.3.5 矩阵函数47

2.3.6 多项式及其运算50

2.3.7 字符串53

2.4 M 文件与 MATLAB 函数54

2.4.1 脚本文件54

2.4.2 函数文件54

2.4.3 MATLAB 函数分类56

2.4.4 MATLAB 函数应用举例57

2.5 MATLAB 程序设计基础85

2.5.1 MATLAB 程序设计基本规则85

2.5.2 表达式、表达式语句与赋值语句86

2.5.3 MATLAB 程序流程控制86

2.5.4 MATLAB 程序流程控制指令93

2.5.5 MATLAB 程序的交互式指令93

2.5.6 MATLAB 程序的调试指令95

2.5.7 MATLAB 程序的常用警示指令97

2.6 MATLAB 文字处理工具 Notebook97

2.6.1 Notebook 简介97

2.6.2 创建与打开 M-book 文档98

2.6.3 Notebook 菜单命令简介99

2.6.4 Notebook 的使用100

第3章 MATLAB 仿真集成环境工具 SIMULINK105

3.1 SIMULINK 仿真工具简介105

3.1.1 SIMULINK 仿真工具概述105

3.1.2 SIMULINK for Windows 仿真工具的安装107

3.1.3 SIMULINK 仿真工具子目录及文件108

3.2 SIMULINK3.0 的界面与菜单108

3.2.1 SIMULINK 3.0 的界面形象108

3.2.2 SIMULINK 功能模块的分类及其用途109

3.2.3 SIMULINK 模型窗口116

3.3 用 SIMULINK 建立系统模型119

3.3.1 模型窗口119

3.3.2 模块的查找与选择120

3.3.3 模块的拷贝、移动与删除121

3.3.4 模块的连接122

3.3.5 模块标题名称的修改124

3.3.6 模块内部参数的修改124

3.3.7 创建模型的复原操作127

3.3.8 系统模型标题名称的标注127

3.3.9 模型文件的保存与打开127

3.3.10 模型框图的打印128

3.3.11 SIMULINK 建模注意事项128

3.4 SIMULINK 仿真算法的数学基础129

3.4.1 微分方程初值问题的数值解法129

3.4.2 欧拉法129

3.4.3 数值积分运算的几个概念130

3.4.4 阿达姆斯法(梯形法)和预估-校正法131

3.4.5 龙格-库塔法133

3.4.6 算法精度与稳定性比较135

3.5 SIMULINK 仿真的数值分析136

3.5.1 求微分方程数值解的几种算法136

3.5.2 菜单操作方式下仿真算法选择和参数设置137

3.5.3 在 MATLAB 命令窗口中的指令工作方式143

3.6 观察 SIMULINK 的仿真结果149

3.6.1 使用示波器模块观察仿真输出149

3.6.2 使用 To Workspace 模块将仿真输出信息返回到 MATLAB 命令窗口151

3.6.3 使用 out1 模块将仿真输出信息返回到 MATLAB 命令窗口153

3.7 SIMULINK 的分析工具154

3.7.1 模型线性化概述154

3.7.2 连续系统的线性化模型154

3.7.3 离散系统的线性化模型155

3.7.4 SIMULINK 平衡点的求取156

3.7.5 SIMULINK 里由状态方程转换成 LTI(线性时不变系统)对象156

3.7.6 在 SIMULINK 里绘制波德(Bode)图与时间响应图156

3.8 SIMULINK 3.0的自定义模块库与自定义子系统165

3.8.1 自定义模块库与自定义子系统概述165

3.8.2 SIMULINK 窗口下自定义模块库165

3.8.3 SIMULINK 窗口下自定义子系统167

3.9 SIMULINK 的 Mask 功能171

3.9.1 Mask(封装)概述171

3.9.2 Mask 编辑器172

3.9.3 Mask 的 Icon 标签页172

3.9.4 Mask 的 Initialization 标签页174

3.9.5 Mask 的 Documentation 标签页175

3.9.6 Mask 举例175

3.9.7 Mask 的 Unmask 功能182

第4章 控制系统 MATLAB 仿真基础183

4.1 控制系统的数学模型183

4.1.1 LTI 对象183

4.1.2 控制系统数学模型的种类与转换185

4.1.3 环节方框图模型的化简196

4.1.4 SIMULINK 动态结构图举例202

4.2 控制系统稳定性分析的 MATLAB 实现203

4.2.1 控制系统稳定性的有关概念203

4.2.2 控制系统稳定性的基本概念与分析方法简述204

4.2.3 稳定性分析 MATLAB 实现的方法与举例204

4.3 控制系统稳态误差分析的 MATLAB 实现211

4.3.1 控制系统稳态误差分析的有关概念211

4.3.2 控制系统稳态误差计算212

4.3.3 控制系统稳态误差计算举例213

4.4 控制系统时域分析的 MATLAB 实现219

4.4.1 自动控制的一些基本概念219

4.4.2 控制系统时域响应仿真的主要问题222

4.4.3 时域分析 MATLAB 实现的方法222

4.4.4 MATLAB 函数指令方式下的时域响应仿真222

4.4.5 利用 SIMULINK 动态结构图的时域响应仿真236

4.5 控制系统频域分析的 MATLAB 实现243

4.5.1 频率特性的有关概念243

4.5.2 系统频域分析的内容与 MATLAB 仿真的主要问题245

4.5.3 频域分析 MATLAB 实现的方法246

4.6 根轨迹分析的 MATLAB 实现260

4.6.1 有关根轨迹的几个基本概念260

4.6.2 自动控制系统根轨迹分析 MATLAB 实现的主要问题261

4.6.3 MATLAB 函数指令方式下根轨迹分析的 MATLAB 实现261

4.6.4 MATLAB 基于根轨迹的设计工具270

第5章 自动控制系统的 MATLAB 计算及仿真276

5.1 简单闭环控制的 MATLAB 计算及仿真276

5.1.1 自动控制系统的几个基本概念276

5.1.2 简单闭环控制系统的数学模型277

5.1.3 简单闭环控制系统的 MATLAB 仿真实例278

5.1.4 线性时不变系统(LTI)观测器288

5.2 多闭环控制系统的 MATLAB 计算及仿真293

5.2.1 多闭环控制系统概述293

5.2.2 多闭环控制系统的数学模型294

5.2.3 双闭环调速系统的 MATLAB 计算与仿真实例294

5.2.4 三环控制系统的 MATLAB 计算与仿真308

5.3 位置随动系统的 MATLAB 计算仿真310

5.3.1 位置随动系统的概念310

5.3.2 位置随动系统的控制特点311

5.3.3 位置随动系统的分析方法与品质指标311

5.3.4 位置随动系统 MATLAB 计算及仿真实例311

5.4 过程控制系统的 MATLAB 计算及仿真328

5.4.1 生产过程控制的特点328

5.4.2 过程控制被控对象的动态特性328

5.4.3 过程控制系统的性能指标329

5.4.4 过程控制中延迟特性的处理331

5.4.5 简单回路控制系统的 MATLAB 计算及仿真333

5.4.6 串级控制系统的 MATLAB 计算及仿真335

5.4.7 前馈控制系统的 MATLAB 计算及仿真340

5.4.8 大延迟系统的 MATLAB 计算及仿真344

第6章 自动控制系统设计350

6.1 控制系统设计概述350

6.1.1 经典控制系统的设计350

6.1.2 控制系统设计的几个概念350

6.1.3 控制系统的无源校正与有源校正351

6.1.4 控制系统串联校正的基本思路351

6.2 控制系统波德图设计法352

6.2.1 波德图超前校正设计352

6.2.2 波德图滞后校正设计361

6.2.3 波德图滞后-超前校正设计369

6.3 控制系统的根轨迹设计法379

6.3.1 根轨迹超前校正设计379

6.3.2 根轨迹滞后校正设计388

6.4 控制系统 PID 校正器设计法394

6.4.1 PID 调节简述394

6.4.2 PID 调节规律395

6.4.3 PID 调节作用分析396

6.4.4 PID 校正器设计方法399

第7章 状态空间分析的 MATLAB 实现417

7.1 控制系统状态空间分析的几个基本概念417

7.2 系统状态空间表达式及其状态方程的解420

7.2.1 状态空间表达式的建立420

7.2.2 系统状态方程的解424

7.2.3 连续系统状态方程的离散化430

7.3 系统状态方程的线性变换435

7.3.1 传递矩阵435

7.3.2 状态方程的线性变换436

7.3.3 范德蒙特矩阵与约当标准形441

7.4 线性系统的可控性与可观性444

7.4.1 线性系统的可控性444

7.4.2 线性系统的可观测性450

7.4.3 线性定常系统的实现问题456

7.5 系统状态反馈与状态观测器457

7.5.1 系统的输出反馈与状态反馈457

7.5.2 系统的极点配置459

7.5.3 系统的状态观测器462

7.5.4 系统的状态降阶观测器464

7.6 系统稳定性分析的 MATLAB 计算及仿真468

7.6.1 系统稳定性概述468

7.6.2 李亚普诺夫意义下的稳定性理论469

7.6.3 线性定常系统的李亚普诺夫稳定性分析470

7.6.4 李亚普诺夫方程的求解471

第8章 线性二次型最优控制的 MATLAB 实现474

8.1 最优控制的基本概念474

8.1.1 最优控制问题474

8.1.2 最优控制的性能指标475

8.1.3 最优控制问题的数学分类法476

8.1.4 最优控制问题的求解方法477

8.1.5 线性二次型最优控制477

8.2 连续系统线性二次型最优控制的 MATLAB 实现478

8.2.1 连续系统线性二次型最优控制478

8.2.2 连续系统线性二次型最优控制的 MATLAB 实现478

8.3 离散系统稳态线性二次型最优控制的 MATLAB 实现484

8.3.1 离散系统稳态线性二次型最优控制484

8.3.2 离散系统稳态线性二次型最优控制的 MATLAB 实现485

8.4 最优观测器的 MATLAB 实现489

8.4.1 连续时不变系统的 Kalman 滤波489

8.4.2 Kalman 滤波的 MATLAB 实现490

8.5 线性二次型 Guass 最优控制的 MATLAB 实现493

8.5.1 LQG 最优控制的求解493

8.5.2 LQG 最优控制的 MATLAB 实现493

附录 A MATLAB 常用函数495

附录 B TOOLBOX 基本工具箱函数512

参考文献528