計算機控制及系統(tǒng)仿真

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(fā)展
1.1.2自動控制的概念及其應用
1.1.3控制的基本方式
1.1.4對控制系統(tǒng)的性能要求
1.2自動控制系統(tǒng)的組成及分類
1.2.1控制系統(tǒng)的組成
1.2.2自動控制系統(tǒng)的分類
1.3系統(tǒng)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(tǒng)仿真的分類
1.4計算機仿真的特點及其應用
1.4.1計算機仿真的特點
1.4.2計算機仿真技術的應用
1.5MATLAB相關簡介
1.5.1MATLAB 的產(chǎn)生與發(fā)展
1.5.2MATLAB的主要功能
1.5.3MATLAB的基本應用
1.6Simulink簡介
1.6.1Simulink概述
1.6.2Simulink的啟動及界面
1.6.3Simulink的模塊庫
1.7Simulink基本操作
1.7.1模型窗口
1.7.2模塊的操作處理
1.7.3模塊的連接
1.7.4系統(tǒng)模型圖的創(chuàng)建
1.7.5自定義模塊庫和子系統(tǒng)
1.8利用MATLAB對汽車控制系統(tǒng)的仿真實例
1.8.1問題的描述
1.8.2系統(tǒng)的模型表示
1.8.3利用MATLAB對汽車控制系統(tǒng)的設計
1.8.4利用Simulink對汽車控制系統(tǒng)的設計
本章小結
習題
第2章線性連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)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(tǒng)微分方程的線性化
2.2傳遞函數(shù)
2.2.1拉普拉斯變換
2.2.2系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.2.3自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.2.4MATLAB語言中的傳遞函數(shù)表示
2.3系統(tǒng)的功能圖
2.3.1功能圖的組成和繪制
2.3.2功能圖的等效變換
2.3.3利用MATLAB對控制系統(tǒng)的功能圖進行描述和轉換
2.4狀態(tài)空間描述
2.4.1狀態(tài)空間概念
2.4.2狀態(tài)空間表達式
2.4.3MATLAB語言中的狀態(tài)空間模型表示
2.5數(shù)學模型的相互轉換
2.5.1微分方程和狀態(tài)空間表達式之間的轉換
2.5.2傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間表達式之間的轉換
2.5.3利用MATLAB對數(shù)學模型進行相互轉換
本章小結
習題
第3章線性離散系統(tǒng)的數(shù)學描述
3.1線性離散系統(tǒng)概述
3.2離散系統(tǒng)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脈沖傳遞函數(shù)
3.4.1脈沖傳遞函數(shù)的定義
3.4.2開環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
3.4.3閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
3.5離散狀態(tài)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(tài)系統(tǒng)的MATLAB仿真
本章小結
習題
第4章計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設計方法
4.1概述
4.2數(shù)字PID控制器設計
4.2.1模擬PID控制器
4.2.2數(shù)字PID控制器
4.2.3數(shù)字PID控制算法實現(xiàn)方式比較
4.2.4數(shù)字PID控制算法流程
4.3數(shù)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(yōu)PID控制
4.3.4帶死區(qū)的PID控制算法
4.4PID參數(shù)的整定
4.4.1采樣周期的選擇
4.4.2按簡易工程法整定PID參數(shù)
4.4.3優(yōu)選法
4.4.4湊試法確定PID參數(shù)
4.4.5PID控制參數(shù)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(tǒng)的復雜控制規(guī)律設計
5.1最少拍控制器的設計
5.1.1數(shù)字控制器的離散化設計步驟
5.1.2最少拍控制系統(tǒng)D(z)的設計
5.1.3典型輸入下的最少拍控制系統(tǒng)分析
5.1.4最少拍控制器設計的限制條件
5.2純滯后控制技術
5.2.1大林算法的基本形式
5.2.2振鈴現(xiàn)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(shù)字串級控制算法
5.4利用MATLAB設計最少拍系統(tǒng)
本章小結
習題
第6章計算機控制系統(tǒng)的現(xiàn)代控制技術
6.1采用狀態(tài)空間的輸出反饋設計法
6.1.1連續(xù)狀態(tài)方程的離散化
6.1.2最少拍無紋波系統(tǒng)的跟蹤條件
6.1.3輸出反饋設計法的設計步驟
6.2采用狀態(tài)空間的極點配置設計法
6.2.1按極點配置設計控制規(guī)律
6.2.2按極點配置設計狀態(tài)觀測器
6.2.3按極點配置設計控制器
6.3采用狀態(tài)空間的最優(yōu)化設計法
6.3.1LQ最優(yōu)控制器設計
6.3.2LQG最優(yōu)控制器
6.4利用MATLAB設計現(xiàn)代控制系統(tǒng)
6.4.1極點配置設計的MATLAB實現(xiàn)
6.4.2LQ最優(yōu)控制器的MATLAB實現(xiàn)
本章小結
習題
第7章控制系統(tǒng)的仿真原理及算法
7.1數(shù)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(shù)值積分公式的應用
7.1.5仿真精度與系統(tǒng)穩(wěn)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(huán)節(jié)的離散模型
7.4線性系統(tǒng)仿真
7.4.1線性系統(tǒng)的數(shù)值積分法仿真
7.4.2線性系統(tǒng)的離散相似法仿真
7.5非線性系統(tǒng)仿真
7.5.1典型非線性特性
7.5.2非線性系統(tǒng)的仿真過程及應用
7.6采樣系統(tǒng)仿真
7.6.1采樣控制系統(tǒng)的算法描述
7.6.2采樣周期與仿真步距的關系
7.6.3采樣系統(tǒng)的仿真應用
本章小結
習題
第8章控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術
8.1數(shù)字濾波
8.1.1平均值濾波
8.1.2中值濾波
8.1.3RC低通數(shù)字濾波
8.1.4復合數(shù)字濾波
8.1.5各種數(shù)字濾波性能的比較
8.2標度變換
8.2.1線性參數(shù)標度變換
8.2.2非線性參數(shù)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(shù)據(jù)插值的MATLAB實現(xiàn)
8.4越限報警處理
本章小結