Scilab非常適于科學計算、控制系統(tǒng)分析、數字信號處理以及數字圖像處理等領域,而且它是開源、免費的。本書介紹將Scilab語言應用于控制系統(tǒng)仿真與分析的方法,共分9章。第1章介紹Scilab軟件并引出控制系統(tǒng)的概念。第2、3章分別從Scilab使用和控制系統(tǒng)的角度介紹必要的數學基礎。第4章著重于傳遞函數的概念及其Scilab的仿真。第5、6章分別在時域和頻域對控制系統(tǒng)的響應、動態(tài)性能和穩(wěn)定性進行仿真與分析。第7～9章是現代控制理論部分,分別介紹了狀態(tài)空間表達式的計算、狀態(tài)的能控性與能觀測性,以及狀態(tài)反饋下的極點配置和帶觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)的設計。
本書可供相關領域的工程技術人員、科研工作者參考和自學,也非常適于作高等理工科院校自動控制及相關專業(yè)本科生或研究生教材。
第1章 Scilab 軟件與控制系統(tǒng)仿真1
1.1 Scilab 軟件1
1.2 控制系統(tǒng)簡介2
1.3 反饋在控制系統(tǒng)中的重要性4
1.4 經典控制理論和現代控制理論6
1.5 Scilab在控制系統(tǒng)中的仿真應用7
第2章 Scilab的安裝與基本操作9
2.1 Scilab的安裝10
2.2 Scilab的啟動12
2.3 基本運算和說明15
2.4 特殊字符的使用18
2.5 向量與矩陣20
2.6 多項式的使用23
2.7 使用Scilab程序編輯器24
2.8 Scilab的繪圖功能25
2.9 本章小結30
第3章 Scilab中控制系統(tǒng)的數學基礎32
3.1 Scilab中復數的表示與計算32
3.2 拉普拉斯變換與反變換34
3.2.1 拉普拉斯變換及其基本性質35
3.2.2 Scilab中的拉普拉斯反變換37
3.3 Scilab中系統(tǒng)的特征向量與特征值43
3.3.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性43
3.3.2 Scilab中的特征向量與特征值求解45
3.4 本章小結48
第4章 Scilab中控制系統(tǒng)的傳遞函數50
4.1 傳遞函數的基本概念50
4.2 控制系統(tǒng)結構圖的三種基本連接方式51
4.3 求取實際系統(tǒng)的傳遞函數57
4.3.1 電氣系統(tǒng)的傳遞函數57
4.3.2 機械系統(tǒng)的傳遞函數58
4.3.3 扭擺系統(tǒng)的傳遞函數59
4.4 用Scilab處理典型環(huán)節(jié)的傳遞函數60
4.5 本章小結69
第5章 Scilab中控制系統(tǒng)的時域分析71
5.1 用Scilab分析控制系統(tǒng)的時域響應71
5.1.1 一階系統(tǒng)的響應72
5.1.2 二階系統(tǒng)的響應73
5.2 用Scilab分析極點和零點對系統(tǒng)性能的影響79
5.2.1 極點對系統(tǒng)性能的影響80
5.2.2 零點對系統(tǒng)性能的影響86
5.3 Scilab中的勞斯穩(wěn)定判據88
5.3.1 勞斯穩(wěn)定判據的步驟88
5.3.2 用Scilab進行勞斯穩(wěn)定性分析91
5.4 本章小結95
第6章 Scilab中控制系統(tǒng)的頻域分析97
6.1 頻域分析基礎97
6.2 用Scilab求正弦輸入的系統(tǒng)輸出99
6.3 用Scilab繪制極坐標圖101
6.3.1 用Scilab繪制典型環(huán)節(jié)的極坐標圖101
6.3.2 用Scilab分析相位的超前與滯后103
6.4 用Scilab繪制伯德圖106
6.4.1 用Scilab繪制典型環(huán)節(jié)的伯德圖106
6.4.2 用Scilab分析系統(tǒng)的相位特性107
6.5 Scilab中的奈奎斯特穩(wěn)定判據110
6.5.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據110
6.5.2 用Scilab繪制奈奎斯特曲線110
6.6 用Scilab計算系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度116
6.7 本章小結120
第7章 Scilab中控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式122
7.1 現代控制理論基礎122
7.2 用Scilab求解狀態(tài)空間方程126
7.3 用Scilab求解系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的特征標準型130
7.3.1 對角標準型133
7.3.2 約當（Jordan）標準型135
7.4 本章小結137
第8章 Scilab中控制系統(tǒng)的能控性與能觀測性139
8.1 系統(tǒng)的能控性判據140
8.1.1 Scilab中的能控性分析141
8.1.2 狀態(tài)能控性的標準型判據142
8.2 系統(tǒng)的能觀測性判據146
8.2.1 Scilab中的能觀測性分析146
8.2.2 狀態(tài)能觀測性的標準型判據148
8.3 本章小結152
第9章 Scilab中控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器154
9.1 系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和極點配置154
9.1.1 狀態(tài)反饋和極點配置155
9.1.2 利用Scilab完成狀態(tài)反饋下的極點配置156
9.2 系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器158
9.3 利用Scilab完成帶觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)設計161
9.4 本章小結165
參考文獻167
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