自动控制系统计算机仿真

前言
第1章 自动控制系统仿真概述
1．1 自动控制系统简介
1．1．1 系统与自动控制系统
1．1．2 自动控制系统建模
1．2 自动控制系统仿真的基本概念
1．2．1 仿真的定义
1．2．2 自动控制系统仿真的分类
1．2．3 自动控制系统仿真的过程
1．3 仿真技术在控制系统设计中的应用及其重要意义
1．3．1 自动控制理沧简介
1．3．2 仿真技术与CAD在自动控制系统设计中的重要意义
1．3．3 仿真技术在自动挣制系统设计中应用现状和发展趋势
1．4 MATLAB语言及其在控制系统设计中的应用
小结
习题

第2章 控制系统计算机数字仿真基础
2．1 连续系统数值积分方法
2．1．1 欧拉法
2．1．2 龙格一库塔法
2．1．3 数值积分法的稳定性
2．1．4 数值积分法的选择
2．2 控制系统的结构及其描述
2．2．1 控制系统中的典型结构
2．2．2 控制系统的典型环节
2．2．3 控制系统的连接矩阵
2．3 控制系统的建模
小结
习题

第3章 MATLAB语盲的基础知识
3．1 MATLAB的安装和启动
3．1．1 MATLAB的安装
3．1．2 MATLAB7．x的启动
3．2 MATLAB7．x的系统界面
3．2．1 MATLAB7．x的系统界面窗口
3．2．2 MATLAB7．x的菜单项和工具栏
3．2．3 MATLAB7．x的帮助系统
3．3 MATLAB基础知识
3．3．1 矩阵的生成
3．3．2 变量、常量和语句
3．3．3 数值显示格式
3．3．4 字符串
3．4 矩阵的运算
3．4．1 矩阵的数学运算
3．4．2 矩阵的数绢运算
3．4．3 矩阵操作
3．4．4 矩阵元素的数据变换
3．5 流程控制结构
3．5．1 for语句
3．5．2 while语句
3．5．3 if-else-end语句
3．5．4 switch-case语句
3．6 m文件
3．6．1 脚本文件
3．6．2 函数文件
3．7 MATLAB的绘图功能
3．7．1 二维图形的绘制
3．7．2 三维图形的绘制
3．7．3 图形的输出
3．8 MATLAB的应用
3．8．1 矩阵的分解
3．8．2 多项式处理
3．8．3 曲线拟合与插值
3．8．4 常微分方程求解
小结
习题

第4章 控制系统数学模型及其转换
4．1 控制系统类型
4．2 控制系统常用的数学模型
4．2．1 连续系统数学模型
4．2．2 离散系统数学模型
4．2．3 系统模型参数的获取
4．3 系统数学模型的转换
4．3．1 系统模型向状态方程形式转换
4．3．2 系统模型向传递函数形式转换
4．3．3 系统模型向零极点形式转换
4．3．4 传递函数形式与部分分式形式的转换
4．3．5 连续系统和离散系统之间的转换
4．4 控制系统模型的连接
4．4．1 模型串联
4．4．2 模型并联
4．4．3 反馈连接
4．5 系统模型的实现
4．5．1 能控标准型
4．5．2 能观标准型
4．5．3 对角线标准型
4．5．4 标准型的实现
小结
习题

第5章 Simulink在系统仿真中的应用
5．1 Simulink建模的基础知识
5．1．1 Simulink6．0常用模块简介
5．1．2 Simulink其他工具箱、模块集
5．2 Simulink建模与仿真
5．2．1 Simulink建模方法简介
5．2．2 仿真算法与控制参数选择
5．2．3 Simulink在控制系统仿真研究中的应用举例
5．3 子系统与模块封装技术
5．3．1 子系统概念及构成方法
5．3．2 模块封装方法
5．3．3 模块库构造
5．4 S函数及其应用
5．4．1 s函数的基本结构
5．4．2 用MATLAB编写s函数举例
小结
习题

第6章 自动控制系统计算机辅助分析
6．1 自动控制系统的稳定性分析
6．1．1 求取特征方程的根
6．1．2 控制系统的能控性和能观性分析
6．1．3 利用传递函数的极点判别系统稳定性
6．1．4 利用李亚普诺夫第二法判别系统稳定性
6．2 控制系统时域分析
6．2．1 时域分析的一般方法
6．2．2 常用时域分析函数
6．2．3 时域分析应用实例
6．3 控制系统频域分析
6．3．1 频域分析的一般方法
6．3．2 频域分析应用实例
6．4 根轨迹分析方法
6．4．1 幅值条件和相角条件
6．4．2 绘制根轨迹的常用函数及其应用实例
6．5 基于计算机仿真的非线性定常控制系统新型稳定性判据
6．5．1 问题的提出
6．5．2 新型稳定性判据
6．5．3 在单级倒立摆模糊控制系统中的应用
6．5．4 结论和展望
小结
习题

第7章 自动控制系统计算机辅助设计
7．1 概述
7．2 超前校正、滞后校正以及滞后一超前校正的伯德图设计
7．2．1 超前校正器的伯德图设计
7．2．2 滞后校正器的伯德图设计
7．2．3 滞后一超前校正器的伯德图设计
7．3 PID控制器设计
7．3．1 PID控制器的传递函数
7．3．2 PID控制器各参数对控制性能的影响
7．3．3 使用Ziegler—Nichols经验整定公式进行PID控制器设计
7．4 基于状态空间模型的控制器设计方法
7．4．1 状态空间表达式的基本概念以及状态方程的解
7．4．2 状态反馈极点配置控制器设计
7．4．3 状态观测器设计
7．4．4 基于状态观测器状态反馈控制系统
7．5 线性二次型指标最优控制系统设计
7．5．1 线性二次型指标与黎卡提方程
7．5．2 设计线性二次型最优控制的MATLAB函数
7．5．3 最优控制系统设计实例
小结
习题

第8章 电力系统工具箱及其应用实例
8．1 SimPowerSystems(电力系统)模块集简介
8．1．1 ElectricalSources(电源)模块子集
8．1．2 Elements(电路元件)模块子集
8．1．3 Machines(电机)模块子集
8．1．4 Measurements(测量)模块子集
8．1．5 PowerElectronics(电力电子)模块子集
8．1．6 PhasorElements(相量元件)模块子集
8．1．7 ExtraIJbrary(其他模块子集)
8．2 使用电力系统工具箱进行仿真的实例
小结
习题
参考文献

插图：


第2章 控制系统计算机数字仿真基础
2.1 连续系统数值积分方法
连续系统的主要特征是系统的状态变化在时间上是连续的，通常用微分方程或差分方程来描述系统的模型，如过程控制系统、调速系统、随动系统等。在数字计算机上对连续系统进行仿真时，首先遇到的问题是，数字计算机的数值及时间均具有离散性，而被仿真系统的数值及时间均具有连续性，后者如何用前者实现。从根本意义上讲，连续系统数字仿真要从时间和数值两方面对原系统进行离散化，并选择合适的数值计算方法来近似积分运算。连续系统数字仿真的离散化方法有两类，即数值积分法和离散相似法。数值积分法就是利用数值积分的方法对常微分方程（组）建立离散化形式的数学模型——差分方程，并求其数值解，也称为数值解法。基于离散相似法的连续系统仿真和数值积分法不同，它首先将连续系统模型离散化，再借用离散系统仿真算法。本节主要讨论数值积分法。