控制系統(tǒng)的仿真與分析：基于MATLAB的應(yīng)用

第1章  MATLAB簡介 001
1.1  MATLAB語言及特點(diǎn) 001
1.2  機(jī)器配置要求 002
1.3  MATLAB的接口 002
1.3.1  MATLAB應(yīng)用程序接口 002
1.3.2  MATLAB的仿真及硬件接口 003
1.4  常用工具箱 003
1.5  MATLAB的開發(fā)環(huán)境 003
1.5.1  MATLAB桌面平臺(tái) 003
1.5.2  MATLAB幫助系統(tǒng) 004
第2章  控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)仿真 005
2.1  常用控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及MATLAB描述 005
2.2  基于MATLAB的控制系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換和簡化 007
2.2.1  控制系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)化MATLAB函數(shù) 007
2.2.2  控制系統(tǒng)模型簡化MATLAB函數(shù) 009
2.3  基于MATLAB的控制系統(tǒng)時(shí)域分析 010
2.3.1  穩(wěn)定性分析 010
2.3.2  快速性分析 015
2.4  基于MATLAB的控制系統(tǒng)頻域分析 016
2.5  基于MATLAB的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 021
2.5.1  基于MATLAB的頻率特性設(shè)計(jì) 021
2.5.2  基于MATLAB的PID控制器設(shè)計(jì) 027
2.6  線性連續(xù)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)實(shí)例 029
2.6.1  簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的MATLAB計(jì)算及仿真 029
2.6.2  多閉環(huán)控制系統(tǒng)的MATLAB計(jì)算及仿真 035
2.6.3  系統(tǒng)分析的GUI函數(shù) 047
2.7  現(xiàn)代控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì) 049
2.7.1  系統(tǒng)的可控性分析 049
2.7.2  系統(tǒng)的可觀測性分析 054
2.7.3  極點(diǎn)配置 060
2.7.4  狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì) 062
練習(xí)題 065
第3章  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的分析與仿真 067
3.1  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱概述 067
3.2  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中的通用函數(shù) 067
3.3  感知器網(wǎng)絡(luò)及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 073
3.3.1  重要的感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 073
3.3.2  感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MATLAB仿真程序設(shè)計(jì) 074
3.4  線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 077
3.4.1  重要的線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 077
3.4.2  線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)MATLAB仿真程序設(shè)計(jì) 078
3.5  BP網(wǎng)絡(luò)及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 080
3.5.1  BP網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 080
3.5.2  BP網(wǎng)絡(luò)的MATLAB仿真程序設(shè)計(jì) 085
3.6  徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其MATLAB實(shí)現(xiàn) 088
3.6.1  重要的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 088
3.6.2  徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MATLAB仿真程序設(shè)計(jì) 089
3.7  圖形用戶界面 090
3.7.1  圖形用戶界面簡介 091
3.7.2  圖形用戶界面應(yīng)用示例 092
3.7.3  圖形用戶界面的其他操作 095
3.8  Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真 096
3.8.1  Simulink神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真模型庫簡介 096
3.8.2  Simulink應(yīng)用示例 098
3.9  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用實(shí)例 100
練習(xí)題 106
第4章  模糊邏輯控制的分析與仿真 107
4.1  概述 107
4.2  模糊邏輯工具箱 107
4.2.1  模糊控制工具箱GUI工具簡介 107
4.2.2  模糊邏輯工具箱的圖形界面 110
4.3  用模糊工具箱命令創(chuàng)建模糊系統(tǒng) 120
4.3.1  模糊語言變量的隸屬度函數(shù) 120
4.3.2  模糊推理系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理函數(shù) 126
4.3.3  常規(guī)模糊控制器的設(shè)計(jì) 138
4.4  Simulink設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 144
4.4.1  運(yùn)行Simulink 144
4.4.2  Simulink模塊操作 145
4.5  模糊聚類 146
4.5.1  模糊聚類的相關(guān)函數(shù) 146
4.5.2  聚類GUI工具 148
4.6  Sugeno-Type模糊推理 148
4.7  模糊控制器的設(shè)計(jì)與仿真 151
4.7.1  模糊 PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真 151
4.7.2  模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真 152
4.7.3  多模糊控制器的設(shè)計(jì)與仿真 154
4.7.4  自調(diào)整因子模糊控制器的設(shè)計(jì)和仿真 156
4.7.5  模糊積分控制器的設(shè)計(jì)和仿真 157
4.8  模糊控制的應(yīng)用實(shí)例 158
4.8.1  質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的模糊控制 158
4.8.2  簡易水下機(jī)器人偏航角的模糊控制 161
練習(xí)題 164
第5章  模型預(yù)測控制的分析與仿真 165
5.1  模型預(yù)測基本原理及系統(tǒng)模型 166
5.2  系統(tǒng)模型辨識(shí)函數(shù) 166
5.3  系統(tǒng)模型建立與轉(zhuǎn)換函數(shù) 170
5.4  系統(tǒng)分析與繪圖函數(shù) 178
5.5  基于階躍響應(yīng)模型的預(yù)測控制器的設(shè)計(jì)與仿真 182
5.6  基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測控制器的設(shè)計(jì)與仿真 185
5.7  模型預(yù)測控制工具箱的通用功能函數(shù) 188
5.8  單輸入單輸出系統(tǒng)模型預(yù)測實(shí)例 197
練習(xí)題 200
第6章  系統(tǒng)辨識(shí)分析與仿真 201
6.1  系統(tǒng)辨識(shí)的基本原理和常用辨識(shí)模型 201
6.1.1  系統(tǒng)辨識(shí)的基本原理 201
6.1.2  常用的模型類 202
6.2  系統(tǒng)辨識(shí)工具箱函數(shù) 203
6.2.1  模型類的建立和轉(zhuǎn)換 203
6.2.2  非參數(shù)模型辨識(shí) 211
6.2.3  參數(shù)模型辨識(shí) 215
6.2.4  遞推參數(shù)模型辨識(shí) 223
6.2.5  常用功能函數(shù) 226
6.3  系統(tǒng)辨識(shí)工具箱的交互式圖形界面 238
6.3.1  數(shù)據(jù)視圖 238
6.3.2  操作選擇 239
6.3.3  模型視圖 239
6.4  智能優(yōu)化算法辨識(shí)及其應(yīng)用 239
6.4.1  遺傳算法 239
6.4.2  粒子群算法 244
6.4.3  差分進(jìn)化算法 248
6.5  線性系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)的辨識(shí)實(shí)例 252
6.5.1  線性系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的辨識(shí) 252
6.5.2  線性系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的辨識(shí) 255
練習(xí)題 258
第7章  工程應(yīng)用 259
7.1  液壓閥控系統(tǒng) 259
7.1.1  系統(tǒng)概述 259
7.1.2  工作原理 259
7.1.3  模型建立 260
7.1.4  控制仿真 265
7.2  烤箱控制 267
7.2.1  烤箱模型 268
7.2.2  具有零極點(diǎn)補(bǔ)償?shù)姆e分控制 270
7.2.3  烤箱的離散狀態(tài)表示 270
7.3  電磁懸浮 273
7.3.1  過程模型 274
7.3.2  電流放大器控制系統(tǒng) 276
7.3.3  x(t)位置控制系統(tǒng)的連續(xù)和離散模型 278
7.3.4  模糊調(diào)節(jié)器控制 280
7.4  倒立擺控制 286
7.4.1  倒立擺模型 286
7.4.2  開環(huán)響應(yīng) 288
7.4.3  PID控制算法的MATLAB仿真 290
7.5  汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)的控制 293
7.5.1  汽車ABS控制系統(tǒng) 293
7.5.2  Simulink下控制系統(tǒng)模型的建立 295
7.5.3  仿真 298
參考文獻(xiàn) 301