控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用(第4版)

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作者:
2022-07
版次: 4
ISBN: 9787302594154
定价: 99.00
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
字数: 714.000千字
12人买过
  • 本书系统地介绍了国际控制界应用最广的MATLAB语言及其在控制教学与研究中的应用,侧重于介绍MATLAB语言编程基础与技巧、科学运算问题的MATLAB求解、线性系统的建模和计算机辅助分析、非线性系统的仿真分析、控制系统的计算机辅助设计方法等,包括串联控制器、状态反馈控制器、多变量系统频域设计、PID控制器设计、QFT控制器、**控制器设计、多变量频域设计与解耦、LQG/LTR控制器设计、**控制、分数阶控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法优化控制等。本书还介绍了基于dSPACE和Quanser的实时控制系统实验方法。 薛定宇: 分别在沈阳工业大学、东北大学和英国Sussex大学获得学士(1985年)、硕士(1988年)和博士学位(1992年),1997年起任东北大学信息学院教授。深耕于计算机在数学与自动控制学科的应用,主持了国家精品课程建设,并于1996年在清华大学出版社出版《控制系统计算机辅助设计——MATLAB与应用》(该教材被评为国家级精品教材,被认为是国内MATLAB应用领域具有深远影响的一部图书,为MATLAB在国内高校教学与科研中的普及起到了巨大的作用)。先后被评为辽宁省教学名师、辽宁省优秀教师,获得国家教学成果二等奖、中国自动化学会教育教学成果一等奖、辽宁省教学成果一等奖等奖励。主讲的“控制系统仿真与CAD”课程被评为国家级精品课程、国家级精品资源共享课程;主讲的“现代科学运算——MATLAB语言与应用”课程被评为首批国家级一流本科课程,配套录制的全新慕课课程均上线于爱课程与中国大学MOOC(慕课)网站。 第1章控制系统计算机辅助设计概述1

    11控制问题的计算机求解演示1

    12控制系统计算机辅助设计技术的发展综述5

    13控制系统计算机辅助设计语言环境综述6

    14仿真软件的发展概况9

    15MATLAB/Simulink与CACSD工具箱11

    16控制系统计算机辅助设计领域方法概述13

    17本书的基本结构和内容15

    171本书的基本内容15

    172MATLAB的联机帮助系统17

    18习题18

    参考文献20

    第2章MATLAB语言程序设计基础23

    21MATLAB程序设计语言基础24

    211MATLAB语言的变量与常量24

    212数据结构25

    213MATLAB的基本语句结构27

    214冒号表达式28

    215子矩阵提取29

    22基本数学运算29

    221矩阵的代数运算29

    222矩阵的逻辑运算32

    223矩阵的比较运算32

    224超越函数计算33

    225符号运算33

    226基本数论运算34

    23MATLAB语言的流程结构36

    231循环结构36

    232条件转移结构37

    233开关结构38

    234试探结构39

    24函数编写与调试40

    241MATLAB语言函数的基本结构41

    242可变输入输出个数的处理44

    243匿名函数与inline函数44

    244伪代码与代码保密处理45

    245MATLAB程序的实时编辑器45

    25二维图形绘制47

    251二维图形绘制基本语句47

    252其他二维图形绘制语句50

    253隐函数绘制及应用52

    254图形修饰53

    255数据文件与Excel文件的读写54

    26三维图形表示55

    261三维曲线绘制55

    262三维曲面绘制56

    263三维条带图58

    264三维图形视角设置60

    27MATLAB应用程序设计技术61

    271应用程序设计工具AppDesigner61

    272句柄图形学及句柄对象属性63

    273界面设计举例与技巧66

    28习题68

    参考文献72

    第3章科学运算问题的MATLAB求解73

    31线性代数问题的MATLAB求解74

    311矩阵的基本分析74

    312矩阵的分解77

    313矩阵指数eA和指数函数eAt78

    314矩阵的任意函数计算79

    32代数方程的MATLAB求解79

    321线性方程求解问题及MATLAB实现79

    322一般非线性方程的求解83

    323非线性矩阵方程的MATLAB求解85

    33常微分方程问题的MATLAB求解89

    331一阶常微分方程组的数值解法89

    ?目录XIII

    332常微分方程的转换91

    333微分方程数值解的验证93

    334线性常微分方程的解析求解94

    34最问题的MATLAB求解95

    341无约束问题求解95

    342有约束问题求解96

    343全局解的尝试97

    344曲线拟合方法99

    35Laplace变换与z变换问题的MATLAB求解101

    351Laplace变换101

    352数值Laplace变换102

    353z变换103

    36习题105

    参考文献111

    第4章线性控制系统的数学模型113

    41线性连续系统模型及MATLAB表示114

    411简单电路的数学建模114

    412线性系统的传递函数模型115

    413线性系统的状态方程模型117

    414带有内部延迟的状态方程模型119

    415线性系统的零极点模型120

    416多变量系统的传递函数矩阵模型121

    42线性离散时间系统的数学模型122

    421离散传递函数模型122

    422离散状态方程模型123

    43系统模型的相互转换124

    431连续模型和离散模型的相互转换124

    432系统传递函数的获取126

    433控制系统的状态方程实现127

    434状态方程的均衡实现129

    435状态方程的最小实现129

    436传递函数与符号表达式的相互转换131

    44方框图描述系统的化简131

    441控制系统的典型连接结构132

    442节点移动时的等效变换137

    443复杂系统模型的简化138

    444方框图化简的代数方法139

    445连接矩阵的另一种生成方法142

    45线性系统的模型降阶143

    451Padé降阶算法与Routh降阶算法143

    452时间延迟模型的Padé近似147

    453带有时间延迟系统的次降阶算法148

    454状态方程模型的降阶算法152

    46线性系统的模型辨识155

    461离散系统的模型辨识155

    462系统辨识的图形用户界面158

    463辨识模型的阶次选择158

    464离散系统辨识信号的生成161

    465连续系统的辨识162

    466多变量离散系统的辨识163

    47习题164

    参考文献168

    第5章线性控制系统的计算机辅助分析171

    51线性系统性质分析172

    511线性系统稳定性的直接判定172

    512内部延迟系统的稳定性分析175

    513线性反馈系统的内部稳定性分析176

    514线性系统的线性相似变换177

    515线性系统的可控性分析178

    516线性系统的可观测性分析181

    517Kalman规范分解181

    518系统状态方程标准型的MATLAB求解182

    519系统的范数测度及求解185

    52线性系统时域响应解析解法186

    521直接积分解析解方法186

    522基于增广矩阵的解析解方法187

    523基于Laplace变换、z变换的解析解方法189

    524阶跃响应指标191

    53线性系统的数值仿真分析192

    531线性系统的阶跃响应与脉冲响应192

    532任意输入下系统的响应197

    533非零初始状态下系统的时域响应199

    534非正则系统的时域响应200

    535面向对象的时域响应曲线绘制200

    ?目录XV

    54根轨迹分析201

    541一般系统的根轨迹分析201

    542正反馈系统的根轨迹204

    543延迟系统的根轨迹205

    544系统对参数的根轨迹207

    55线性系统频域分析207

    551单变量系统的频域分析208

    552带有内部延迟模型的频域响应分析212

    553利用频率特性分析系统的稳定性213

    554系统的幅值裕度和相位裕度214

    56多变量系统的频域分析215

    561多变量系统频域分析概述215

    562多变量系统对角占优分析217

    563多变量系统的奇异值曲线绘制221

    57习题222

    参考文献226

    第6章非线性控制系统的建模与仿真227

    61Simulink建模的基础知识228

    611Simulink简介228

    612Simulink下常用模块简介229

    613Simulink下其他工具箱的模块组234

    62Simulink建模与仿真235

    621Simulink建模方法简介235

    622仿真算法与控制参数选择239

    623Simulink仿真举例242

    63控制系统的Simulink建模与仿真实例244

    64非线性系统分析与仿真252

    641分段线性的非线性环节252

    642非线性系统的极限环研究255

    643非线性系统的线性化256

    644非线性系统的稳定性分析260

    65子系统与模块封装技术261

    651子系统概念及构成方法261

    652模块封装方法262

    653模块集构造266

    66S-函数编写及其应用267

    661M-函数模块的基本结构267

    662复杂系统的Simulink建模演示268

    663S-函数的基本结构268

    664用MATLAB编写S-函数举例270

    665S-函数的封装273

    67多领域物理建模入门273

    671数学建模的局限性274

    672Simscape简介275

    673电气系统的建模与仿真276

    674机械系统的建模与仿真277

    68习题280

    参考文献285

    第7章控制系统的经典设计方法287

    71超前滞后校正器设计方法288

    711串联超前滞后校正器288

    712超前滞后校正器的设计方法289

    72基于状态空间模型的控制器设计方法293

    721状态反馈控制293

    722线性二次型指标调节器294

    723极点配置控制器设计296

    724观测器设计及基于观测器的调节器设计299

    73控制器设计303

    731控制的概念303

    732传统控制可能存在的误区303

    733基于数值化与Simulink的控制器设计305

    734快速重启与优化过程的实时显示306

    735非线性系统的控制器设计307

    736性能指标的合理性308

    737终止仿真时间的选择310

    74控制应用程序311

    741基于MATLAB/Simulink的控制程序及其应用311

    742控制程序的其他应用313

    743开放的程序框架314

    744PID型控制器最好的二阶控制器结构315

    75多变量系统的频域设计方法316

    751对角占优系统与伪对角化317

    752多变量系统的参数化设计321

    753基于OCD的多变量系统设计327

    ?目录XVII

    76多变量系统的解耦控制328

    761状态反馈解耦控制329

    762状态反馈的极点配置解耦系统330

    77习题333

    参考文献337

    第8章PID控制器的参数整定339

    81PID控制器设计概述340

    811连续PID控制器340

    812离散PID控制器342

    813PID控制器的变形343

    82过程受控对象的一阶延迟模型近似344

    821由响应曲线识别一阶模型344

    822基于频域响应的近似方法346

    823基于传递函数的辨识方法347

    824降阶方法347

    83FOPDT模型的PID控制器参数整定348

    831Ziegler–Nichols经验公式348

    832改进的Ziegler–Nichols算法350

    833改进PID控制结构与算法352

    834Chien–Hrones–Reswick参数整定算法355

    835PID整定经验公式356

    84其他受控对象模型的控制器参数整定359

    841IPD模型的PD和PID参数整定359

    842FOLIPD模型的PD和PID参数整定359

    843不稳定FOPDT模型的PID参数整定361

    844交互式PID类控制器整定程序界面361

    85OptimPIDPID控制器设计程序365

    851控制系统的底层仿真模型365

    852OptimPID程序举例366

    853开放框架与程序扩展369

    86习题369

    参考文献371

    第9章鲁棒控制与鲁棒控制器设计373

    91线性二次型Gauss控制374

    911线性二次型Gauss问题374

    912使用MATLAB求解LQG问题374

    913带有回路传输恢复的LQG控制378

    92鲁棒控制问题的一般描述382

    921小增益定理382

    922鲁棒控制器的结构383

    923回路成型的一般描述385

    924鲁棒控制系统的MATLAB描述386

    93基于范数的鲁棒控制器设计389

    931H∞、H2鲁棒控制器设计方法389

    932其他鲁棒控制器设计函数394

    94线性矩阵不等式理论与求解398

    941线性矩阵不等式的一般描述398

    942线性矩阵不等式问题的MATLAB求解402

    943基于YALMIP工具箱的求解方法404

    944多线性模型的同时镇定问题405

    945基于LMI的鲁棒控制器设计406

    95习题408

    参考文献409

    第10章自适应与智能控制系统设计411

    101自适应控制系统设计412

    1011模型参考自适应系统的设计与仿真412

    1012自校正控制器设计与仿真417

    102自抗扰控制器421

    1021扩张状态观测器的建模422

    1022自抗扰控制器的建模423

    1023自抗扰控制系统的仿真424

    103模型预测控制系统426

    1031动态矩阵控制427

    1032基于MATLAB的模型预测控制实现429

    1033预测控制的Simulink仿真434

    1034广义预测控制系统与仿真436

    104模糊控制及模糊控制器设计438

    1041模糊逻辑与模糊推理439

    1042模糊PD控制器设计440

    1043模糊PID控制器设计444

    105神经网络及神经网络控制器设计447

    1051神经网络简介448

    1052基于单个神经元的PID控制器设计449

    ?目录XIX

    1053基于反向传播神经网络的PID控制器451

    1054基于径向基函数的神经网络PID控制器453

    106迭代学习控制系统仿真455

    1061迭代学习控制原理456

    1062迭代学习控制算法458

    107全局控制器设计462

    1071遗传算法简介462

    1072基于遗传算法的问题求解463

    1073粒子群算法与其他全局方法465

    1074基于全局优化算法的控制问题求解465

    108习题467

    参考文献471

    第11章分数阶控制系统的分析与设计473

    111分数阶微积分定义与性质475

    1111分数阶微积分的定义475

    1112分数阶微积分的性质476

    1113Mittag-Leffler函数与计算477

    112分数阶微积分的数值计算478

    1121用Grünwald–Letnikov定义求解分数阶微分479

    1122Caputo微积分定义的数值计算481

    1123Oustaloup滤波算法及其应用482

    1124Caputo导数的滤波器近似485

    113线性分数阶微分方程的解析解方法485

    1131一类分数阶线性系统时域响应解析解方法486

    1132一些重要的Laplace变换公式486

    1133成比例分数阶线性微分方程的解析解法487

    114分数阶微分方程的数值方法488

    1141零初值分数阶线性微分方程的解法488

    1142非零初值Caputo微分方程的数值求解490

    1143非零初值非线性Caputo微分方程的数值求解491

    1144基于框图的非线性分数阶微分方程近似解法493

    115分数阶传递函数建模与分析497

    1151分数阶传递函数的数学模型498

    1152类的定义与输入498

    1153分数阶状态方程的处理501

    1154系统建模的重载函数501

    1155分数阶系统分析502

    116分数阶PID控制器设计506

    1161分数阶PID控制器的数学描述507

    1162无延迟受控对象的控制器设计507

    1163有延迟受控对象的控制器设计508

    1164分数阶PID控制器的设计界面510

    117习题512

    参考文献514

    第12章半实物仿真与实时控制517

    121dSPACE简介与常用模块518

    122Quanser简介与常用模块519

    1221Quanser常用模块简介519

    1222Quanser旋转运动控制系列实验受控对象简介521

    123半实物仿真与实时控制实例522

    1231受控对象的数学描述与仿真研究522

    1232Quanser实时控制实验524

    1233dSPACE实时控制实验526

    124习题528

    参考文献528

    附录A常用受控对象的实际系统模型529

    A1著名的基准测试问题529

    A11F-14战斗机中的控制问题529

    A12ACC基准测试模型530

    A2其他工程控制问题的数学模型531

    A21伺服控制系统模型531

    A22倒立摆问题的数学模型532

    A23AIRC模型533

    A3习题533

    参考文献534

    附录B本书设计的控制器模块集535

    术语索引537

     

    函数名索引549
  • 内容简介:
    本书系统地介绍了国际控制界应用最广的MATLAB语言及其在控制教学与研究中的应用,侧重于介绍MATLAB语言编程基础与技巧、科学运算问题的MATLAB求解、线性系统的建模和计算机辅助分析、非线性系统的仿真分析、控制系统的计算机辅助设计方法等,包括串联控制器、状态反馈控制器、多变量系统频域设计、PID控制器设计、QFT控制器、**控制器设计、多变量频域设计与解耦、LQG/LTR控制器设计、**控制、分数阶控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法优化控制等。本书还介绍了基于dSPACE和Quanser的实时控制系统实验方法。
  • 作者简介:
    薛定宇: 分别在沈阳工业大学、东北大学和英国Sussex大学获得学士(1985年)、硕士(1988年)和博士学位(1992年),1997年起任东北大学信息学院教授。深耕于计算机在数学与自动控制学科的应用,主持了国家精品课程建设,并于1996年在清华大学出版社出版《控制系统计算机辅助设计——MATLAB与应用》(该教材被评为国家级精品教材,被认为是国内MATLAB应用领域具有深远影响的一部图书,为MATLAB在国内高校教学与科研中的普及起到了巨大的作用)。先后被评为辽宁省教学名师、辽宁省优秀教师,获得国家教学成果二等奖、中国自动化学会教育教学成果一等奖、辽宁省教学成果一等奖等奖励。主讲的“控制系统仿真与CAD”课程被评为国家级精品课程、国家级精品资源共享课程;主讲的“现代科学运算——MATLAB语言与应用”课程被评为首批国家级一流本科课程,配套录制的全新慕课课程均上线于爱课程与中国大学MOOC(慕课)网站。
  • 目录:
    第1章控制系统计算机辅助设计概述1

    11控制问题的计算机求解演示1

    12控制系统计算机辅助设计技术的发展综述5

    13控制系统计算机辅助设计语言环境综述6

    14仿真软件的发展概况9

    15MATLAB/Simulink与CACSD工具箱11

    16控制系统计算机辅助设计领域方法概述13

    17本书的基本结构和内容15

    171本书的基本内容15

    172MATLAB的联机帮助系统17

    18习题18

    参考文献20

    第2章MATLAB语言程序设计基础23

    21MATLAB程序设计语言基础24

    211MATLAB语言的变量与常量24

    212数据结构25

    213MATLAB的基本语句结构27

    214冒号表达式28

    215子矩阵提取29

    22基本数学运算29

    221矩阵的代数运算29

    222矩阵的逻辑运算32

    223矩阵的比较运算32

    224超越函数计算33

    225符号运算33

    226基本数论运算34

    23MATLAB语言的流程结构36

    231循环结构36

    232条件转移结构37

    233开关结构38

    234试探结构39

    24函数编写与调试40

    241MATLAB语言函数的基本结构41

    242可变输入输出个数的处理44

    243匿名函数与inline函数44

    244伪代码与代码保密处理45

    245MATLAB程序的实时编辑器45

    25二维图形绘制47

    251二维图形绘制基本语句47

    252其他二维图形绘制语句50

    253隐函数绘制及应用52

    254图形修饰53

    255数据文件与Excel文件的读写54

    26三维图形表示55

    261三维曲线绘制55

    262三维曲面绘制56

    263三维条带图58

    264三维图形视角设置60

    27MATLAB应用程序设计技术61

    271应用程序设计工具AppDesigner61

    272句柄图形学及句柄对象属性63

    273界面设计举例与技巧66

    28习题68

    参考文献72

    第3章科学运算问题的MATLAB求解73

    31线性代数问题的MATLAB求解74

    311矩阵的基本分析74

    312矩阵的分解77

    313矩阵指数eA和指数函数eAt78

    314矩阵的任意函数计算79

    32代数方程的MATLAB求解79

    321线性方程求解问题及MATLAB实现79

    322一般非线性方程的求解83

    323非线性矩阵方程的MATLAB求解85

    33常微分方程问题的MATLAB求解89

    331一阶常微分方程组的数值解法89

    ?目录XIII

    332常微分方程的转换91

    333微分方程数值解的验证93

    334线性常微分方程的解析求解94

    34最问题的MATLAB求解95

    341无约束问题求解95

    342有约束问题求解96

    343全局解的尝试97

    344曲线拟合方法99

    35Laplace变换与z变换问题的MATLAB求解101

    351Laplace变换101

    352数值Laplace变换102

    353z变换103

    36习题105

    参考文献111

    第4章线性控制系统的数学模型113

    41线性连续系统模型及MATLAB表示114

    411简单电路的数学建模114

    412线性系统的传递函数模型115

    413线性系统的状态方程模型117

    414带有内部延迟的状态方程模型119

    415线性系统的零极点模型120

    416多变量系统的传递函数矩阵模型121

    42线性离散时间系统的数学模型122

    421离散传递函数模型122

    422离散状态方程模型123

    43系统模型的相互转换124

    431连续模型和离散模型的相互转换124

    432系统传递函数的获取126

    433控制系统的状态方程实现127

    434状态方程的均衡实现129

    435状态方程的最小实现129

    436传递函数与符号表达式的相互转换131

    44方框图描述系统的化简131

    441控制系统的典型连接结构132

    442节点移动时的等效变换137

    443复杂系统模型的简化138

    444方框图化简的代数方法139

    445连接矩阵的另一种生成方法142

    45线性系统的模型降阶143

    451Padé降阶算法与Routh降阶算法143

    452时间延迟模型的Padé近似147

    453带有时间延迟系统的次降阶算法148

    454状态方程模型的降阶算法152

    46线性系统的模型辨识155

    461离散系统的模型辨识155

    462系统辨识的图形用户界面158

    463辨识模型的阶次选择158

    464离散系统辨识信号的生成161

    465连续系统的辨识162

    466多变量离散系统的辨识163

    47习题164

    参考文献168

    第5章线性控制系统的计算机辅助分析171

    51线性系统性质分析172

    511线性系统稳定性的直接判定172

    512内部延迟系统的稳定性分析175

    513线性反馈系统的内部稳定性分析176

    514线性系统的线性相似变换177

    515线性系统的可控性分析178

    516线性系统的可观测性分析181

    517Kalman规范分解181

    518系统状态方程标准型的MATLAB求解182

    519系统的范数测度及求解185

    52线性系统时域响应解析解法186

    521直接积分解析解方法186

    522基于增广矩阵的解析解方法187

    523基于Laplace变换、z变换的解析解方法189

    524阶跃响应指标191

    53线性系统的数值仿真分析192

    531线性系统的阶跃响应与脉冲响应192

    532任意输入下系统的响应197

    533非零初始状态下系统的时域响应199

    534非正则系统的时域响应200

    535面向对象的时域响应曲线绘制200

    ?目录XV

    54根轨迹分析201

    541一般系统的根轨迹分析201

    542正反馈系统的根轨迹204

    543延迟系统的根轨迹205

    544系统对参数的根轨迹207

    55线性系统频域分析207

    551单变量系统的频域分析208

    552带有内部延迟模型的频域响应分析212

    553利用频率特性分析系统的稳定性213

    554系统的幅值裕度和相位裕度214

    56多变量系统的频域分析215

    561多变量系统频域分析概述215

    562多变量系统对角占优分析217

    563多变量系统的奇异值曲线绘制221

    57习题222

    参考文献226

    第6章非线性控制系统的建模与仿真227

    61Simulink建模的基础知识228

    611Simulink简介228

    612Simulink下常用模块简介229

    613Simulink下其他工具箱的模块组234

    62Simulink建模与仿真235

    621Simulink建模方法简介235

    622仿真算法与控制参数选择239

    623Simulink仿真举例242

    63控制系统的Simulink建模与仿真实例244

    64非线性系统分析与仿真252

    641分段线性的非线性环节252

    642非线性系统的极限环研究255

    643非线性系统的线性化256

    644非线性系统的稳定性分析260

    65子系统与模块封装技术261

    651子系统概念及构成方法261

    652模块封装方法262

    653模块集构造266

    66S-函数编写及其应用267

    661M-函数模块的基本结构267

    662复杂系统的Simulink建模演示268

    663S-函数的基本结构268

    664用MATLAB编写S-函数举例270

    665S-函数的封装273

    67多领域物理建模入门273

    671数学建模的局限性274

    672Simscape简介275

    673电气系统的建模与仿真276

    674机械系统的建模与仿真277

    68习题280

    参考文献285

    第7章控制系统的经典设计方法287

    71超前滞后校正器设计方法288

    711串联超前滞后校正器288

    712超前滞后校正器的设计方法289

    72基于状态空间模型的控制器设计方法293

    721状态反馈控制293

    722线性二次型指标调节器294

    723极点配置控制器设计296

    724观测器设计及基于观测器的调节器设计299

    73控制器设计303

    731控制的概念303

    732传统控制可能存在的误区303

    733基于数值化与Simulink的控制器设计305

    734快速重启与优化过程的实时显示306

    735非线性系统的控制器设计307

    736性能指标的合理性308

    737终止仿真时间的选择310

    74控制应用程序311

    741基于MATLAB/Simulink的控制程序及其应用311

    742控制程序的其他应用313

    743开放的程序框架314

    744PID型控制器最好的二阶控制器结构315

    75多变量系统的频域设计方法316

    751对角占优系统与伪对角化317

    752多变量系统的参数化设计321

    753基于OCD的多变量系统设计327

    ?目录XVII

    76多变量系统的解耦控制328

    761状态反馈解耦控制329

    762状态反馈的极点配置解耦系统330

    77习题333

    参考文献337

    第8章PID控制器的参数整定339

    81PID控制器设计概述340

    811连续PID控制器340

    812离散PID控制器342

    813PID控制器的变形343

    82过程受控对象的一阶延迟模型近似344

    821由响应曲线识别一阶模型344

    822基于频域响应的近似方法346

    823基于传递函数的辨识方法347

    824降阶方法347

    83FOPDT模型的PID控制器参数整定348

    831Ziegler–Nichols经验公式348

    832改进的Ziegler–Nichols算法350

    833改进PID控制结构与算法352

    834Chien–Hrones–Reswick参数整定算法355

    835PID整定经验公式356

    84其他受控对象模型的控制器参数整定359

    841IPD模型的PD和PID参数整定359

    842FOLIPD模型的PD和PID参数整定359

    843不稳定FOPDT模型的PID参数整定361

    844交互式PID类控制器整定程序界面361

    85OptimPIDPID控制器设计程序365

    851控制系统的底层仿真模型365

    852OptimPID程序举例366

    853开放框架与程序扩展369

    86习题369

    参考文献371

    第9章鲁棒控制与鲁棒控制器设计373

    91线性二次型Gauss控制374

    911线性二次型Gauss问题374

    912使用MATLAB求解LQG问题374

    913带有回路传输恢复的LQG控制378

    92鲁棒控制问题的一般描述382

    921小增益定理382

    922鲁棒控制器的结构383

    923回路成型的一般描述385

    924鲁棒控制系统的MATLAB描述386

    93基于范数的鲁棒控制器设计389

    931H∞、H2鲁棒控制器设计方法389

    932其他鲁棒控制器设计函数394

    94线性矩阵不等式理论与求解398

    941线性矩阵不等式的一般描述398

    942线性矩阵不等式问题的MATLAB求解402

    943基于YALMIP工具箱的求解方法404

    944多线性模型的同时镇定问题405

    945基于LMI的鲁棒控制器设计406

    95习题408

    参考文献409

    第10章自适应与智能控制系统设计411

    101自适应控制系统设计412

    1011模型参考自适应系统的设计与仿真412

    1012自校正控制器设计与仿真417

    102自抗扰控制器421

    1021扩张状态观测器的建模422

    1022自抗扰控制器的建模423

    1023自抗扰控制系统的仿真424

    103模型预测控制系统426

    1031动态矩阵控制427

    1032基于MATLAB的模型预测控制实现429

    1033预测控制的Simulink仿真434

    1034广义预测控制系统与仿真436

    104模糊控制及模糊控制器设计438

    1041模糊逻辑与模糊推理439

    1042模糊PD控制器设计440

    1043模糊PID控制器设计444

    105神经网络及神经网络控制器设计447

    1051神经网络简介448

    1052基于单个神经元的PID控制器设计449

    ?目录XIX

    1053基于反向传播神经网络的PID控制器451

    1054基于径向基函数的神经网络PID控制器453

    106迭代学习控制系统仿真455

    1061迭代学习控制原理456

    1062迭代学习控制算法458

    107全局控制器设计462

    1071遗传算法简介462

    1072基于遗传算法的问题求解463

    1073粒子群算法与其他全局方法465

    1074基于全局优化算法的控制问题求解465

    108习题467

    参考文献471

    第11章分数阶控制系统的分析与设计473

    111分数阶微积分定义与性质475

    1111分数阶微积分的定义475

    1112分数阶微积分的性质476

    1113Mittag-Leffler函数与计算477

    112分数阶微积分的数值计算478

    1121用Grünwald–Letnikov定义求解分数阶微分479

    1122Caputo微积分定义的数值计算481

    1123Oustaloup滤波算法及其应用482

    1124Caputo导数的滤波器近似485

    113线性分数阶微分方程的解析解方法485

    1131一类分数阶线性系统时域响应解析解方法486

    1132一些重要的Laplace变换公式486

    1133成比例分数阶线性微分方程的解析解法487

    114分数阶微分方程的数值方法488

    1141零初值分数阶线性微分方程的解法488

    1142非零初值Caputo微分方程的数值求解490

    1143非零初值非线性Caputo微分方程的数值求解491

    1144基于框图的非线性分数阶微分方程近似解法493

    115分数阶传递函数建模与分析497

    1151分数阶传递函数的数学模型498

    1152类的定义与输入498

    1153分数阶状态方程的处理501

    1154系统建模的重载函数501

    1155分数阶系统分析502

    116分数阶PID控制器设计506

    1161分数阶PID控制器的数学描述507

    1162无延迟受控对象的控制器设计507

    1163有延迟受控对象的控制器设计508

    1164分数阶PID控制器的设计界面510

    117习题512

    参考文献514

    第12章半实物仿真与实时控制517

    121dSPACE简介与常用模块518

    122Quanser简介与常用模块519

    1221Quanser常用模块简介519

    1222Quanser旋转运动控制系列实验受控对象简介521

    123半实物仿真与实时控制实例522

    1231受控对象的数学描述与仿真研究522

    1232Quanser实时控制实验524

    1233dSPACE实时控制实验526

    124习题528

    参考文献528

    附录A常用受控对象的实际系统模型529

    A1著名的基准测试问题529

    A11F-14战斗机中的控制问题529

    A12ACC基准测试模型530

    A2其他工程控制问题的数学模型531

    A21伺服控制系统模型531

    A22倒立摆问题的数学模型532

    A23AIRC模型533

    A3习题533

    参考文献534

    附录B本书设计的控制器模块集535

    术语索引537

     

    函数名索引549
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