基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真及應(yīng)用(第2版)
定 價:39.9 元
叢書名:高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教育教材精選
- 作者:張聚
- 出版時間:2018/8/1
- ISBN:9787121349386
- 出 版 社:電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP273-39
- 頁碼:236
- 紙張:
- 版次:01
- 開本:16開
本書是國家精品課程教材,全面論述控制系統(tǒng)計算機(jī)仿真的基本概念和原理,系統(tǒng)地介紹MATLAB及其動態(tài)仿真集成環(huán)境Simulink。全書共9章,主要內(nèi)容包括:MATLAB基本應(yīng)用方法及Simulink建模與仿真;基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、基于MATLAB的控制系統(tǒng)運(yùn)動響應(yīng)分析、基于MATLAB的控制系統(tǒng)運(yùn)動性能分析、基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)建模和仿真、基于MATLAB的控制系統(tǒng)校正;控制系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例——汽車防抱死制動系統(tǒng)建模與控制仿真、車輛懸架系統(tǒng)的建模和控制仿真、汽車四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)仿真、三自由度直升機(jī)系統(tǒng)的半實(shí)物仿真控制實(shí)驗(yàn)。本書配套電子課件。
張聚,男,博士,浙江工業(yè)大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,曾為德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)自動化與軟件技術(shù)研究所訪問學(xué)者、美國密歇根州立大學(xué)機(jī)械工程系訪問教授,浙江省一流學(xué)科(計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科,B類)負(fù)責(zé)人,入選浙江省151人才第二層次,浙江省高校中青年學(xué)科帶頭人,浙江省塊狀經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級專家。主要研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)先進(jìn)控制、醫(yī)學(xué)圖像處理。主持完成國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)、省部級項(xiàng)目3項(xiàng),主持出版學(xué)術(shù)專著1部、譯著3部、高校教材2部,發(fā)表SCI、EI學(xué)術(shù)研究論文30余篇,授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)。榮獲浙江省科技進(jìn)步三等獎、浙江省高?蒲谐晒坏泉、浙江省高等學(xué)校教壇新秀獎、浙江工業(yè)大學(xué)首屆十佳青年教師等獎項(xiàng)。
目 錄
第1章 MATLAB應(yīng)用基礎(chǔ) 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.1.1 操作界面介紹 2
1.1.2 幫助系統(tǒng) 4
1.1.3 工具箱 6
1.2 MATLAB基本使用方法 12
1.2.1 基本要素 12
1.2.2 應(yīng)用基礎(chǔ) 14
1.2.3 數(shù)值運(yùn)算 18
1.2.4 符號運(yùn)算 22
1.2.5 圖形表達(dá)功能 25
1.2.6 程序設(shè)計基礎(chǔ) 33
習(xí)題1 37
第2章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)
數(shù)學(xué)模型 39
2.1 數(shù)學(xué)模型的建立 39
2.1.1 傳遞函數(shù)模型 39
2.1.2 狀態(tài)空間模型 41
2.1.3 零極點(diǎn)增益模型 44
2.1.4 頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)模型 45
2.1.5 模型參數(shù)的獲取 46
2.2 數(shù)學(xué)模型的相互轉(zhuǎn)換 47
2.2.1 連續(xù)時間模型和離散時間模
型的相互轉(zhuǎn)換 47
2.2.2 傳遞函數(shù)模型和狀態(tài)空間模
型的相互轉(zhuǎn)換 48
2.2.3 傳遞函數(shù)模型和零極點(diǎn)增益
模型的相互轉(zhuǎn)換 49
2.2.4 狀態(tài)空間模型和零極點(diǎn)增益
模型的相互轉(zhuǎn)換 50
2.2.5 離散時間系統(tǒng)的重新采樣 52
2.3 數(shù)學(xué)模型的連接 60
2.3.1 串聯(lián)連接 60
2.3.2 并聯(lián)連接 61
2.3.3 反饋連接 62
習(xí)題2 63
第3章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)
運(yùn)動響應(yīng)分析 65
3.1 零輸入響應(yīng)分析 65
3.2 脈沖輸入響應(yīng)分析 67
3.3 階躍輸入響應(yīng)分析 69
3.4 高階系統(tǒng)響應(yīng)分析 70
3.5 任意輸入響應(yīng)分析 75
3.6 根軌跡分析方法 77
3.7 控制系統(tǒng)的頻率特性 79
習(xí)題3 85
第4章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)
運(yùn)動性能分析 87
4.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 87
4.2 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析 92
4.3 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析 97
習(xí)題4 102
第5章 基于MATLAB/Simulink的
控制系統(tǒng)建模與仿真 104
5.1 Simulink模塊庫 104
5.2 Simulink基本操作 113
5.3 Simulink建模與仿真 114
5.4 基于MATLAB/Simulink的非
線性系統(tǒng)自激振蕩的分析 126
習(xí)題5 134
第6章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)
校正 136
6.1 PID控制器 136
6.2 超前校正 139
6.3 滯后校正 143
6.4 SISO設(shè)計工具 147
習(xí)題6 154
第7章 應(yīng)用實(shí)例1——汽車防抱死制
動系統(tǒng)建模與控制仿真 157
7.1 汽車防抱死制動系統(tǒng)模型 157
7.1.1 整車模型 157
7.1.2 輪胎模型 158
7.1.3 滑移率模型 159
7.1.4 單輪模型 160
7.2 基于單輪模型的Simulink
仿真 160
第8章 應(yīng)用實(shí)例2——車輛懸架系統(tǒng)
的建模和控制仿真 164
8.1 汽車懸架系統(tǒng)模型 164
8.1.1 汽車被動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方
程的建立 165
8.1.2 汽車主動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方
程的建立 165
8.2 懸架系統(tǒng)模型性能分析及仿真 166
8.2.1 穩(wěn)定性分析 166
8.2.2 脈沖響應(yīng) 167
8.2.3 鋸齒波響應(yīng) 169
8.2.4 正弦波響應(yīng) 170
8.2.5 白噪聲路面模擬輸入仿真 171
8.2.6 汽車懸架系統(tǒng)的對比分析
及評價 173
第9章 應(yīng)用實(shí)例3——汽車四輪轉(zhuǎn)向
控制系統(tǒng)仿真 175
9.1 四輪轉(zhuǎn)向車輛的動力學(xué)模型 175
9.2 基于橫擺角速度反饋控制的
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究 176
9.2.1 模型的建立 176
9.2.2 控制算法 177
9.2.3 基于MATLAB/Simulink仿真 178
9.2.4 操縱穩(wěn)定性分析 181
9.3 基于最優(yōu)控制的四輪轉(zhuǎn)向系
統(tǒng)研究 181
9.3.1 模型的建立 181
9.3.2 4WS系統(tǒng)的可控性和能觀
性分析 182
9.3.3 基于MATLAB仿真 182
第10章 MATLAB半實(shí)物仿真系統(tǒng) 186
10.1 MATLAB xPC半實(shí)物仿真
系統(tǒng) 186
10.1.1 MATLAB xPC半實(shí)物
仿真平臺架構(gòu) 186
10.1.2 在Simulink中搭建半
實(shí)物仿真系統(tǒng)框圖 193
10.2 用M語言編寫的算法進(jìn)行
xPC半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)方法 196
10.2.1 S-Function模塊使用C代
碼進(jìn)行xPC半實(shí)物仿真的
框架 197
10.2.2 S-Function模塊使用RTW
工具箱生成C文件并內(nèi)部
調(diào)用 197
10.2.3 使用嵌入式MATLAB函數(shù)
進(jìn)行xPC半實(shí)物仿真方法 199
10.3 顯式模型預(yù)測控制算法xPC
半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn) 200
10.3.1 顯式模型預(yù)測控制xPC
半實(shí)物仿真平臺架構(gòu) 201
10.3.2 建立顯式模型預(yù)測控
制半實(shí)物仿真系統(tǒng)的
Simulink模型 202
10.3.3 顯式模型預(yù)測控制半實(shí)
物仿真系統(tǒng)控制效果 204
10.4 利用C-MEX混編技術(shù)實(shí)現(xiàn)在MATLAB環(huán)境下操作硬件 206
10.4.1 編寫用于驅(qū)動和操作硬
件的MEX文件 206
10.4.2 MEX文件的測試與應(yīng)用 210
第11章 應(yīng)用實(shí)例——三自由度直升機(jī)
系統(tǒng)半實(shí)物仿真與實(shí)時控制 214
11.1 Quanser三自由度直升機(jī)的
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型 214
11.2 三自由度直升機(jī)PID控制器
設(shè)計 217
11.3 三自由度直升機(jī)PID控制數(shù)
值仿真 218
11.4 三自由度直升機(jī)控制半實(shí)物
仿真與實(shí)時控制 222
11.5 三自由度直升機(jī)控制半實(shí)物
仿真實(shí)驗(yàn) 226
參考文獻(xiàn) 229