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目录 1

第一章 概述 1

第一节 控制系统的实验方法 1

一、解析法 1

二、实验法 1

三、仿真实验法 2

第二节 仿真实验的分类与性能比较 2

一、按模型分类 2

二、按计算机类型分类 3

第三节 系统、模型与数字仿真 6

一、系统的组成与分类 6

二、模型的建立及其重要性 7

三、数字仿真的基本内容 8

第四节 控制系统CAD与数字仿真软件 8

一、CAD技术的一般概念 8

二、控制系统CAD的主要内容 9

三、数字仿真软件 10

第五节 仿真技术的应用与发展 12

一、仿真技术在工程中的应用 12

二、应用仿真技术的重要意义 14

三、仿真技术的发展趋势 14

小结 15

习题 15

第二章 控制系统的数学描述 17

第一节 控制系统的数学模型 17

一、控制系统数学模型的表示形式 17

二、数学模型的转换 19

三、控制系统建模的基本方法 21

第二节 实现问题 25

一、单变量系统的可控标准型实现 25

二、控制系统的数字仿真实现 27

一、数值求解的基本概念 28

第三节 常微分方程数值解法 28

二、数值积分法 29

三、关于数值积分方法的几点讨论 34

第四节 数值算法中的“病态”问题 37

一、“病态”常微分方程 37

二、控制系统仿真中的“病态”问题 38

三、“病态”系统的仿真方法 39

小结 40

习题 41

第三章 MATLAB与SIMULINK基础 43

第一节 引言 43

第二节 MATLAB的操作与使用 44

一、简单数学运算 44

二、变量与数值显示格式 45

三、文件管理 47

四、帮助功能 47

一、简单矩阵输入 49

第三节 MATLAB的矩阵运算 49

二、矩阵运算 50

三、矩阵操作 52

第四节 绘图 54

一、二维图形 54

二、三维图形 55

第五节 数据处理 56

一、矩阵分解 56

二、多项式处理 56

三、曲线拟合与插值 57

四、数据分析 59

五、常微分方程数值解 61

第六节 流程控制 62

一、for循环 62

四、函数 63

三、if-else-end结构 63

二、while循环 63

第七节 控制工具箱 64

一、系统建模 64

二、模型转换和降阶 65

三、分析函数 66

四、设计函数 67

第八节 SIMULINK基础 67

一、SIMULINK的操作 67

二、模型的构造 69

三、数值仿真 72

四、系统分析 72

第九节 MATLAB的其它资源 74

一、工具箱 74

二、网络资源 74

小结 75

习题 76

第四章 控制系统数字仿真的实现 78

第一节 控制系统的结构及其拓扑描述 78

一、控制系统常见的典型结构形式 78

二、控制系统的典型环节描述 79

三、控制系统的联接矩阵 80

第二节 面向系统结构图的数字仿真 82

一、典型闭环系统的数字仿真 82

二、复杂联接的闭环系统数字仿真 87

第三节 环节的离散化与非线性系统的数字仿真 93

一、连续系统的离散化模型法 93

二、非线性系统的数字仿真 101

第四节 计算机控制系统的数字仿真 109

一、采样控制系统的数学描述 110

二、采样控制系统的仿真方法 113

三、采样控制系统仿真程序实现 115

小结 121

习题 122

第五章 控制系统CAD 124

第一节 概述 124

第二节 经典控制理论CAD 125

一、控制系统固有特性分析 125

二、控制系统的设计方法 128

三、控制系统的优化设计 136

第三节 现代控制理论CAD 141

一、线性二次型最优控制器设计 142

二、模型参考自适应控制系统设计 146

小结 153

习题 154

一、双闭环KZ-D系统的目的 156

二、关于积分调节器的饱和非线性问题 156

第一节 直流电动机双闭环调速系统设计中的若干问题 156

第六章 数字仿真技术的综合应用 156

三、关于ASR与ACR的工程设计问题 157

四、双闭环KZ-D调速系统的动态分析 159

第二节 数字PID调节器的鲁棒性设计方法 161

一、数字PID调节器的鲁棒性设计 161

二、“高精度齿轮量仪”位置伺服系统控制器设计 163

第三节 “水箱系统”液位控制的仿真研究 164

一、系统建模 165

二、数字仿真 166

三、结果分析 166

第四节 管内移动机器人位置预测模糊控制研究 166

一、管内作业位置的预测模糊控制 167

二、作业位置预测模糊控制的实现 169

三、仿真实验 170

小结 174

习题 175

参考文献 177