控制系統的數字仿真及計算機輔助設計（第二版）

《控制系統的數字仿真及計算機輔助設計（第二版）》是2009年化學工業出版社出版的圖書，作者是錢積新。

基本信息

控制系統的數字仿真及計算機輔助設計（第二版）

所屬類別

教材 >> 本科 >> 本科電氣

作者：錢積新 等編著

出版日期：2010年1月 書號：978-7-122-06541-4

開本：16 裝幀：平 版次：2版1次 頁數：234頁

內容簡介

本書的前5章是控制系統數字仿真部分，包括連續系統數學模型表示方法及實現、連續系統的離散化、連續控制系統的仿真、採樣控制系統的數字仿真等內容，在取材及編排上根據多年的教學與實踐經驗做了一定的處理，以期突出基本原理及概念。第6～9章著重介紹作者在套用實踐中已經證明是行之有效的方法，內容涵蓋計算機輔助建立系統動態模型、基於頻域的控制系統計算機輔助分析與設計、基於時域的線性控制系統計算機輔助設計，其中不但涉及PID控制器、先進控制器的輔助設計與仿真，而且結合了編者在套用中的實例，具有鮮明的理論聯繫實際特色。第10章從套用角度，進一步介紹了目前國際上較通用的一些CACSD軟體及其功能，著重介紹目前套用的主流產品MATLAB。

目錄

1概論1

11仿真技術概述1

111仿真技術簡介1

112仿真技術的套用與發展2

12計算機輔助設計控制系統的形成與發展4

習題5

2連續系統數學模型表示方法及實現6

21連續系統的數學模型表示方法6

211連續時間模型6

212離散時間模型7

213連續離散混合模型8

214數學模型之間的轉換9

22實現問題12

221可控標準型12

222可觀標準型16

223對角標準型18

224若當標準型19

225傳遞函式中分子分母同階次時的處理21

226狀態初值的通用求解方法25

習題26

3連續系統的離散化27

31引言27

311解析解與數值解27

312常微分方程初值問題和邊值問題27

313線性常微分方程組的穩定性28

314病態微分方程組29

315數值解的穩定性30

316數值計算中誤差的來源35

32數值分析方法36

321化導數為差商的方法36

322泰勒展式法37

323數值積分法37

33常用的數值積分方法38

331單步法38

332多步法45

333預估校正法46

334數值積分方法的選擇48

34離散相似法離散連續系統49

341連續系統狀態方程的離散化50

342連續系統傳遞函式的離散化53

343快速數字仿真算法55

344信號重構56

345保持器的傳遞函式及其頻率特性59

346離散相似模型的校正62

習題64

4連續控制系統的仿真65

41仿真模型的結構65

411面向閉環系統微分方程（或傳遞函式）的數字仿真65

412面向系統結構圖的數字仿真65

42典型環節的離散化系統及其差分方程68

421三階環節68

422滯後環節69

43控制系統結構圖的數值表示方法71

44非線性系統的仿真75

441飽和、分段線性及失靈區非線性特性75

442間隙非線性特性76

443繼電及具有死區的繼電非線性特性77

444具有滯環的繼電非線性特性77

445具有死區和滯環的繼電非線性特性79

45關於仿真誤差及數值穩定性問題80

451截斷誤差80

452捨入誤差80

習題81

5採樣控制系統的數字仿真83

51計算機控制系統的仿真83

52數字控制器的仿真84

習題85

6計算機輔助建立系統動態模型86

61用經典時域辨識法建立對象動態數學模型86

611階躍回響與方波回響86

612低階傳遞函式模型的建立89

613從回響曲線求對象的微分方程模型95

62用頻域法辨識系統模型102

621由系統脈衝過渡函式g(t)計算頻率特性102

622由系統的頻率特性擬合傳遞函式104

63用相關分析法辨識系統脈衝回響函式111

631相關分析法的理論基礎112

632相關函式的實驗求取方法113

633用白噪聲測定系統的脈衝回響113

634用偽隨機信號辨識脈衝回響函式114

習題119

7基於頻域的控制系統計算機輔助分析與設計120

71單變數系統的穩定性分析120

711勞斯判據120

712霍爾維茨穩定判據122

72傳遞函式的頻率特性計算123

721因式分解形式的傳遞函式頻率特性計算123

722直接計算多項式表示的傳遞函式頻率特性125

723系統的穩定裕度126

73基於頻域法的單變數控制系統計算機輔助設計127

731基於頻域法的串聯校正原理128

732校正裝置傳遞函式的計算129

74多變數系統設計的現代頻域方法簡介137

741概述137

742基本概念137

743現代頻域方法簡介140

習題143

8PID控制器的計算機仿真與輔助設計144

81PID控制器144

811標準PID控制算法144

812標準PID控制算法的改進145

813連續系統PID控制器仿真及設計147

814數字PID控制器仿真及設計150

82PID控制器的參數自動整定151

821PID控制器的參數整定與自動整定151

822基於繼電反饋控制的PID控制器參數自動整定152

823示例153

83魯棒PID控制器參數整定155

831魯棒PID控制器參數整定思想155

832魯棒PID控制器參數整定算法156

833魯棒PID控制器示例157

習題159

9基於時域的線性控制系統計算機輔助設計160

91狀態反饋和極點配置160

911系統的狀態能控性和狀態能觀性160

912狀態反饋和輸出反饋161

913單輸入系統的極點配置161

914多輸入系統的極點配置166

92具有線性二次型性能指標的最優控制系統166

921概述166

922狀態調節器168

923最優線性輸出調節器問題170

924具有期望衰減度的線性二次型調節器172

93魯棒控制器175

931概述175

932魯棒控制器的定義176

933魯棒控制器的存在條件176

934魯棒控制器的結構177

935魯棒控制器的性質178

94模型預測控制器179

941預測控制基本原理179

942預測控制算法介紹180

943參數選擇183

944多變數DMC算法186

95計算機輔助設計控制系統的工程套用實例之一187

951造紙生產過程簡介187

952計算機輔助建立紙機模型188

953控制系統計算機輔助設計189

954控制系統實施193

96計算機輔助設計控制系統的工程套用實例之二194

961常壓塔控制迴路工藝194

962常壓塔先進控制系統總體結構195

963常壓塔多變數預測控制器設計195

964控制系統計算機輔助設計197

965控制系統實施197

習題199

10計算機控制系統設計與仿真軟體200

101CACSD簡介200

1011CACSD軟體形成的歷史背景200

1012CACSD的主要內容及特點201

1013CACSD軟體國內外發展概況202

102MATLAB控制系統設計204

1021MATLAB控制功能介紹205

1022基於SIMULINK的控制系統設計208

1023MATLAB在倒擺系統設計中的套用212

1024MATLAB類軟體介紹216

103SLICOT軟體223

1031SLICOT功能介紹223

1032算法改進224

1033性能比較224

104採樣控制系統軟體DirectSD226

1041理論基礎226

1042系統描述227

1043最優隨機控制227

1044最優跟蹤系統的設計229

1045最優穩定系統設計舉例229

105CACSD的技術現狀和展望231

習題232

參考文獻233