計算機控制及系統仿真

《計算機控制及系統仿真》是2018年8月機械工業出版社出版的圖書，作者是朱玉華。

基本介紹

• 中文名：計算機控制及系統仿真
• 作者：朱玉華
• ISBN：9787111604181
• 定價：49元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2018年8月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

《計算機控制及系統仿真》從套用的角度出發，系統介紹了計算機控制及系統仿真的知識。全書共10章，主要分為3個部分。 一部分是基礎內容學習，包括計算機控制及仿真概述；線性連續系統的數學模型及其相互轉換；狀態空間描述及模型間的相互轉換；線性離散系統的數學描述等內容。 二部分以控制系統的經典控制、複雜控制、現代控制和仿真算法為重點，主要涵蓋了控制系統的數學模型及線性離散系統的數學描述；PID控制算法等經典控制算法；少拍控制算法等複雜控制算法；基於狀態空間的輸出反饋法等現代控制算法；數值積分法等系統仿真算法以及控制系統的數據處理技術。 三部分以控制系統的MATLAB/Simulink仿真及MATLAB/Simulink仿真與建模在實際中的套用為重點，並通過兩個具體的實例——飛機偏航阻尼器設計和飛行器控制系統設計來學習MATLAB/Simulink仿真。 本書內容豐富，融入了作者多年的教學和科研實踐經驗及體會，在講述典型知識的基礎上側重實際套用，內容講解深入淺出，相關知識層次清晰，體現出模組化處理的特點，強調了專業知識與工程實踐相結合，注重專業技術與實踐技能的培養。本書可作為高等院校電氣工程及其自動化專業、自動化專業及測控技術與儀器專業學生學習計算機控制及系統仿真的教材，也可供從事相關領域的工程技術人員學習和參考。

圖書目錄

前言

第1章計算機控制及仿真概述

1.1自動控制的基本知識

1.1.1控制理論的發展

1.1.2自動控制的概念及其套用

1.1.3控制的基本方式

1.1.4對控制系統的性能要求

1.2自動控制系統的組成及分類

1.2.1控制系統的組成

1.2.2自動控制系統的分類

1.3系統仿真的基本知識

1.3.1仿真的概念和仿真過程

1.3.2系統仿真的分類

1.4計算機仿真的特點及其套用

1.4.1計算機仿真的特點

1.4.2計算機仿真技術的套用

1.5MATLAB相關簡介

1.5.1MATLAB 的產生與發展

1.5.2MATLAB的主要功能

1.5.3MATLAB的基本套用

1.6Simulink簡介

1.6.1Simulink概述

1.6.2Simulink的啟動及界面

1.6.3Simulink的模組庫

1.7Simulink基本操作

1.7.1模型視窗

1.7.2模組的操作處理

1.7.3模組的連線

1.7.4系統模型圖的創建

1.7.5自定義模組庫和子系統

1.8利用MATLAB對汽車控制系統的仿真實例

1.8.1問題的描述

1.8.2系統的模型表示

1.8.3利用MATLAB對汽車控制系統的設計

1.8.4利用Simulink對汽車控制系統的設計

本章小結

習題

第2章線性連續系統的數學模型及其相互轉換

2.1微分方程

2.1.1微分方程的建立

2.1.2非線性系統微分方程的線性化

2.2傳遞函式

2.2.1拉普拉斯變換

2.2.2系統的傳遞函式

2.2.3自動控制系統的傳遞函式

2.2.4MATLAB語言中的傳遞函式表示

2.3系統的功能圖

2.3.1功能圖的組成和繪製

2.3.2功能圖的等效變換

2.3.3利用MATLAB對控制系統的功能圖進行描述和轉換

2.4狀態空間描述

2.4.1狀態空間概念

2.4.2狀態空間表達式

2.4.3MATLAB語言中的狀態空間模型表示

2.5數學模型的相互轉換

2.5.1微分方程和狀態空間表達式之間的轉換

2.5.2傳遞函式和狀態空間表達式之間的轉換

2.5.3利用MATLAB對數學模型進行相互轉換

本章小結

習題

第3章線性離散系統的數學描述

3.1線性離散系統概述

3.2離散系統的時域描述——差分方程

3.2.1差分方程

3.2.2差分方程的求解

3.3z變換

3.3.1z變換的定義

3.3.2z變換的求解方法

3.3.3z變換的基本性質

3.3.4z反變換

3.3.5用z變換求解差分方程

3.4脈衝傳遞函式

3.4.1脈衝傳遞函式的定義

3.4.2開環系統的脈衝傳遞函式

3.4.3閉環系統的脈衝傳遞函式

3.5離散狀態空間表達式

3.5.1差分方程的輸入不包含差分項

3.5.2差分方程的輸入包含差分項

3.6離散動態系統的MATLAB仿真

本章小結

習題

第4章計算機控制系統的經典設計方法

4.1概述

4.2數字PID控制器設計

4.2.1模擬PID控制器

4.2.2數字PID控制器

4.2.3數字PID控制算法實現方式比較

4.2.4數字PID控制算法流程

4.3數字PID算法的改進

4.3.1積分項的改進

4.3.2微分項的改進

4.3.3時間最優PID控制

4.3.4帶死區的PID控制算法

4.4PID參數的整定

4.4.1採樣周期的選擇

4.4.2按簡易工程法整定PID參數

4.4.3優選法

4.4.4湊試法確定PID參數

4.4.5PID控制參數的自整定法

4.5利用MATLAB設計PID控制器

本章小結

習題

第5章計算機控制系統的複雜控制規律設計

5.1最少拍控制器的設計

5.1.1數字控制器的離散化設計步驟

5.1.2最少拍控制系統D(z)的設計

5.1.3典型輸入下的最少拍控制系統分析

5.1.4最少拍控制器設計的限制條件

5.2純滯後控制技術

5.2.1大林算法的基本形式

5.2.2振鈴現象及其消除方法

5.2.3Smith預估控制

5.3串級控制技術

5.3.1串級控制的結構和原理

5.3.2數字串級控制算法

5.4利用MATLAB設計最少拍系統

本章小結

習題

第6章計算機控制系統的現代控制技術

6.1採用狀態空間的輸出反饋設計法

6.1.1連續狀態方程的離散化

6.1.2最少拍無紋波系統的跟蹤條件

6.1.3輸出反饋設計法的設計步驟

6.2採用狀態空間的極點配置設計法

6.2.1按極點配置設計控制規律

6.2.2按極點配置設計狀態觀測器

6.2.3按極點配置設計控制器

6.3採用狀態空間的最最佳化設計法

6.3.1LQ最優控制器設計

6.3.2LQG最優控制器

6.4利用MATLAB設計現代控制系統

6.4.1極點配置設計的MATLAB實現

6.4.2LQ最優控制器的MATLAB實現

本章小結

習題

第7章控制系統的仿真原理及算法

7.1數值積分法

7.1.1歐拉（Euler）法

7.1.2梯形法

7.1.3龍格-庫塔(Runge-Kutta)法

7.1.4數值積分公式的套用

7.1.5仿真精度與系統穩定性

7.2快速仿真算法

7.2.1時域矩陣法

7.2.2增廣矩陣法

7.2.3替換法

7.2.4根匹配法

7.3離散相似法

7.3.1仿真算法描述

7.3.2典型環節的離散模型

7.4線性系統仿真

7.4.1線性系統的數值積分法仿真

7.4.2線性系統的離散相似法仿真

7.5非線性系統仿真

7.5.1典型非線性特性

7.5.2非線性系統的仿真過程及套用

7.6採樣系統仿真

7.6.1採樣控制系統的算法描述

7.6.2採樣周期與仿真步距的關係

7.6.3採樣系統的仿真套用

本章小結

習題

第8章控制系統的數據處理技術

8.1數字濾波

8.1.1平均值濾波

8.1.2中值濾波

8.1.3RC低通數字濾波

8.1.4複合數字濾波

8.1.5各種數字濾波性能的比較

8.2標度變換

8.2.1線性參數標度變換

8.2.2非線性參數標度變換

8.3插值算法

8.3.1線性插值法

8.3.2分段插值算法

8.3.3數據插值的MATLAB實現

8.4越限報警處理

本章小結

習題

第9章控制系統的MATLAB/Simulink仿真

9.1Simulink仿真的參數設定

9.1.1系統模型的實時操作與仿真參數設定

9.1.2Solver解算器選項卡的參數設定

9.1.3Workspace I/O工作空間選項卡參數設定

9.2控制系統的Simulink仿真

9.2.1利用Simulink系統仿真模型的仿真處理

9.2.2利用Simulink動態結構圖的仿真處理

本章小結

習題

第10章MATLAB/Simulink仿真與建模在實際中的套用

10.1飛機偏航阻尼器設計

10.1.1數學模型及MATLAB描述

10.1.2校正前系統性能分析

10.1.3利用MATLAB校正設計

10.1.4校正後系統性能分析

10.2飛行器控制系統設計

10.2.1飛行器控制系統數學模型

10.2.2飛行器控制系統解析

10.2.3裝置最佳化的MATLAB/Simulink設計

10.2.4頻域性能分析

本章小結

參考文獻