先進PID控制MATLAB仿真（第4版）

目 錄第1章 基本的PID控制 11.1 PID控制原理 11.2 連續(xù)系統(tǒng)的模擬PID仿真 21.2.1 基本的PID控制 21.2.2 線性時變系統(tǒng)的PID控制 81.3 數(shù)字PID控制 121.3.1 位置式PID控制算法 121.3.2 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字PID控制仿真 131.3.3 離散系統(tǒng)的數(shù)字PID控制仿真 181.3.4 增量式PID控制算法及仿真 251.3.5 積分分離PID控制算法及仿真 261.3.6 抗積分飽和PID控制算法及仿真 311.3.7 梯形積分PID控制算法 341.3.8 變速積分PID算法及仿真 341.3.9 帶濾波器的PID控制仿真 381.3.10 不完全微分PID控制算法及仿真 441.3.11 微分先行PID控制算法及仿真 481.3.12 帶死區(qū)的PID控制算法及仿真 511.3.13 基于前饋補償?shù)腜ID控制算法及仿真 551.3.14 步進式PID控制算法及仿真 571.3.15 PID控制的方波響應 601.3.16 基于卡爾曼濾波器的PID控制 621.4 S函數(shù)介紹 711.4.1 S函數(shù)簡介 711.4.2 S函數(shù)使用步驟 721.4.3 S函數(shù)的基本功能及重要參數(shù)設定 721.4.4 實例說明 721.5 PID研究新進展 73參考文獻 73第2章 PID控制器的整定 752.1 概述 752.2 基于響應曲線法的PID整定 752.2.1 基本原理 752.2.2 仿真實例 762.3 基于Ziegler-Nichols的頻域響應PID整定 792.3.1 連續(xù)Ziegler-Nichols方法的PID整定 792.3.2 仿真實例 802.3.3 離散Ziegler-Nichols方法的PID整定 832.3.4 仿真實例 832.4 基于頻域分析的PD整定 872.4.1 基本原理 872.4.2 仿真實例 872.5 基于相位裕度整定的PI控制 892.5.1 基本原理 892.5.2 仿真實例 922.6 基于極點配置的穩(wěn)定PD控制 942.6.1 基本原理 942.6.2 仿真實例 952.7 基于臨界比例度法的PID整定 972.7.1 基本原理 972.7.2 仿真實例 982.8 一類非線性整定的PID控制 1002.8.1 基本原理 1002.8.2 仿真實例 1022.9 基于優(yōu)化函數(shù)的PID整定 1042.9.1 基本原理 1042.9.2 仿真實例 1042.10 基于NCD優(yōu)化的PID整定 1062.10.1 基本原理 1062.10.2 仿真實例 1062.11 基于NCD與優(yōu)化函數(shù)結合的PID整定 1092.11.1 基本原理 1092.11.2 仿真實例 1102.12 傳遞函數(shù)的頻域測試 1112.12.1 基本原理 1112.12.2 仿真實例 112參考文獻 115第3章 時滯系統(tǒng)的PID控制 1163.1 單回路PID控制系統(tǒng) 1163.2 串級PID控制 1163.2.1 串級PID控制原理 1163.2.2 仿真實例 1173.3 純滯后系統(tǒng)的大林控制算法 1213.3.1 大林控制算法原理 1213.3.2 仿真實例 1213.4 純滯后系統(tǒng)的Smith控制算法 1233.4.1 連續(xù)Smith預估控制 1233.4.2 仿真實例 1253.4.3 數(shù)字Smith預估控制 1273.4.4 仿真實例 128參考文獻 133第4章 基于微分器的PID控制 1344.1 基于全程快速微分器的PD控制 1344.1.1 全程快速微分器 1344.1.2 仿真實例 1344.2 基于Levant微分器的PID控制 1434.2.1 Levant微分器 1434.2.2 仿真實例 144參考文獻 155第5章 基于觀測器的PID控制 1565.1 基于慢干擾觀測器補償?shù)腜ID控制 1565.1.1 系統(tǒng)描述 1565.1.2 觀測器設計 1565.1.3 仿真實例 1575.2 基于指數(shù)收斂干擾觀測器的PID控制 1625.2.1 系統(tǒng)描述 1635.2.2 指數(shù)收斂干擾觀測器的問題提出 1635.2.3 指數(shù)收斂干擾觀測器的設計 1635.2.4 PID控制器的設計及分析 1645.2.5 仿真實例 1645.3 基于名義模型干擾觀測器的PID控制 1715.3.1 干擾觀測器基本原理 1715.3.2 干擾觀測器的性能分析 1725.3.3 干擾觀測器魯棒穩(wěn)定性 1735.3.4 低通濾波器Q(s)的設計 1755.3.5 仿真實例 1765.4 基于擴張觀測器的PID控制 1815.4.1 擴張觀測器的設計 1815.4.2 擴張觀測器的分析 1815.4.3 仿真實例 1845.5 基于輸出延遲觀測器的PID控制 1985.5.1 系統(tǒng)描述 1985.5.2 輸出延遲觀測器的設計 1985.5.3 仿真實例 199參考文獻 208第6章 自抗擾控制器及其PID控制 2096.1 非線性跟蹤微分器 2096.1.1 微分器描述 2096.1.2 仿真實例 2096.2 安排過渡過程及PID控制 2146.2.1 安排過渡過程 2146.2.2 仿真實例 2146.3 基于非線性擴張觀測器的PID控制 2206.3.1 系統(tǒng)描述 2206.3.2 非線性擴張觀測器 2206.3.3 仿真實例 2216.4 非線性PID控制 2336.4.1 非線性PID控制算法 2336.4.2 仿真實例 2346.5 自抗擾控制 2366.5.1 自抗擾控制結構 2366.5.2 仿真實例 237參考文獻 246第7章 PD魯棒自適應控制 2477.1 穩(wěn)定的PD控制算法 2477.1.1 問題的提出 2477.1.2 PD控制律的設計 2477.1.3 仿真實例 2487.2 基于模型的PI魯棒控制 2517.2.1 問題的提出 2517.2.2 PD控制律的設計 2517.2.3 穩(wěn)定性分析 2527.2.4 仿真實例 2527.3 基于名義模型的機械手PI魯棒控制 2567.3.1 問題的提出 2567.3.2 魯棒控制律的設計 2577.3.3 穩(wěn)定性分析 2577.3.4 仿真實例 2587.4 基于Anti-windup的PID控制 2667.4.1 Anti-windup基本原理 2667.4.2 基于Anti-windup的PID控制 2667.4.3 仿真實例 2677.5 基于PD增益自適應調(diào)節(jié)的模型參考自適應控制 2717.5.1 問題描述 2717.5.2 控制律的設計與分析 2717.5.3 仿真實例 272參考文獻 280第8章 模糊PD控制和專家PID控制 2818.1 倒立擺穩(wěn)定的PD控制 2818.1.1 系統(tǒng)描述 2818.1.2 控制律設計 2818.1.3 仿真實例 2828.2 基于自適應模糊補償?shù)牡沽[PD控制 2858.2.1 問題描述 2858.2.2 自適應模糊控制器設計與分析 2868.2.3 穩(wěn)定性分析 2878.2.4 仿真實例 2888.3 基于模糊規(guī)則表的模糊PD控制 2958.3.1 基本原理 2958.3.2 仿真實例 2968.4 模糊自適應整定PID控制 2998.4.1 模糊自適應整定PID控制原理 2998.4.2 仿真實例 3018.5 專家PID控制 3078.5.1 專家PID控制原理 3078.5.2 仿真實例 308參考文獻 310第9章 神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制 3119.1 基于單神經(jīng)元網(wǎng)絡的PID智能控制 3119.1.1 幾種典型的學習規(guī)則 3119.1.2 單神經(jīng)元自適應PID控制 3119.1.3 改進的單神經(jīng)元自適應PID控制 3129.1.4 仿真實例 3139.2 基于二次型性能指標學習算法的單神經(jīng)元自適應PID控制 3169.2.1 控制律的設計 3169.2.2 仿真實例 3179.3 基于自適應神經(jīng)網(wǎng)絡補償?shù)腜D控制 3209.3.1 問題描述 3209.3.2 自適應神經(jīng)網(wǎng)絡設計與分析 3219.3.3 仿真實例 323參考文獻 328第10章 基于差分進化的PID控制 32910.1 差分進化算法的基本原理 32910.1.1 差分進化算法的提出 32910.1.2 標準差分進化算法 32910.1.3 差分進化算法的基本流程 33010.1.4 差分進化算法的參數(shù)設置 33110.2 基于差分進化算法的函數(shù)優(yōu)化 33210.3 基于差分進化整定的PD控制 33510.3.1 基本原理 33610.3.2 基于差分進化的PD整定 33610.4 基于摩擦模型辨識和補償?shù)腜D控制 34010.4.1 摩擦模型的在線參數(shù)辨識 34010.4.2 仿真實例 34110.5 基于最優(yōu)軌跡規(guī)劃的PID控制 34510.5.1 問題的提出 34510.5.2 一個簡單的樣條插值實例 34510.5.3 最優(yōu)軌跡的設計 34710.5.4 最優(yōu)軌跡的優(yōu)化 34710.5.5 仿真實例 348參考文獻 354第11章 伺服系統(tǒng)PID控制 35511.1 基于Lugre摩擦模型的PID控制 35511.1.1 伺服系統(tǒng)的摩擦現(xiàn)象 35511.1.2 伺服系統(tǒng)的LuGre摩擦模型 35511.1.3 仿真實例 35611.2 基于Stribeck摩擦模型的PID控制 35811.2.1 Stribeck摩擦模型描述 35811.2.2 一個典型伺服系統(tǒng)描述 35911.2.3 仿真實例 35911.3 伺服系統(tǒng)三環(huán)的PID控制 36711.3.1 伺服系統(tǒng)三環(huán)的PID控制原理 36711.3.2 仿真實例 36811.4 二質(zhì)量伺服系統(tǒng)的PID控制 37111.4.1 二質(zhì)量伺服系統(tǒng)的PID控制原理 37111.4.2 仿真實例 37211.5 伺服系統(tǒng)的模擬PD+數(shù)字前饋控制 37511.5.1 伺服系統(tǒng)的模擬PD+數(shù)字前饋控制原理 37511.5.2 仿真實例 376參考文獻 377第12章 迭代學習PID控制 37812.1 迭代學習控制方法介紹 37812.2 迭代學習控制基本原理 37812.3 基本的迭代學習控制算法 37912.4 基于PID型的迭代學習控制 37912.4.1 系統(tǒng)描述 37912.4.2 控制器設計 37912.4.3 仿真實例 380參考文獻 385第13章 撓性及奇異攝動系統(tǒng)的PD控制 38613.1 基于輸入成型的撓性機械系統(tǒng)PD控制 38613.1.1 系統(tǒng)描述 38613.1.2 控制器設計 38613.1.3 輸入成型器基本原理 38613.1.4 仿真實例 38813.2 基于奇異攝動理論的P控制 39313.2.1 問題描述 39413.2.2 模型分解 39413.2.3 控制律設計 39413.2.4 仿真實例 39513.3 柔性機械臂的偏微分方程動力學建模 39813.3.1 柔性機械臂的控制問題 39813.3.2 柔性機械臂的偏微分方程建模 39813.4 柔性機械臂分布式參數(shù)邊界控制 40213.4.1 模型描述 40213.4.2 邊界PD控制律設計 40313.4.3 仿真實例 405參考文獻 412第14章 機械手PID控制 41314.1 機械手獨立PD控制 41314.1.1 控制律設計 41314.1.2 收斂性分析 41314.1.3 仿真實例 41314.2 工作空間中機械手末1