計算機控制與仿真技術

序
前言
第1章 概論
本章學習目標
1.1 自動控制的任務及基本方式
1.1.1 系統(tǒng)的含義與特性
1.1.2 自動控制的任務
1.1.3 自動控制的基本方式
1.1.4 對控制系統(tǒng)的性能要求
1.2 控制系統(tǒng)的組成及分類
1.2.1 控制系統(tǒng)的組成符號及術語
1.2.2 控制系統(tǒng)的分類
1.3 計算機仿真的基本概念
1.3.1 仿真的概念
1.3.2 系統(tǒng)仿真的分類
1.3.3 系統(tǒng)仿真的過程
1.4 計算機仿真的特點及其應用
1.4.1 計算機仿真的特點
1.4.2 計算機仿真技術的應用
本章小結
思考題與習題
第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
本章學習目標
2.1 微分方程
2.1.1 微分方程的建立
2.1.2 線性微分方程的求解
2.1.3 非線性數(shù)學模型的線性化處理
2.2 傳遞函數(shù)
2.2.1 傳遞函數(shù)的概念
2.2.2 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)
2.2.3 自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
2.3 動態(tài)結構圖及其等效變換
2.3.1 結構圖的組成及繪制
2.3.2 結構圖的等效變換
2.4 狀態(tài)空間描述
2.4.1 狀態(tài)變量
2.4.2 狀態(tài)方程
2.5 數(shù)學模型的相互轉換
2.5.1 數(shù)學模型轉換的意義
2.5.2 數(shù)學模型轉換應用舉例
本章小結
思考題與習題
第3章 控制系統(tǒng)的分析方法
本章學習目標
3.1 典型輸入信號及其響應
3.1.1 概述
3.1.2 典型輸入信號
3.1.3 典型信號的響應
3.2 時域分析法
3.2.1 一階系統(tǒng)的時域響應
3.2.2 二階系統(tǒng)的時域響應
3.2.3 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3.2.4 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
3.3 頻域分析法
3.3.1 頻率特性的概念
3.3.2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
3.3.3 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性
3.3.4 系統(tǒng)性能的分析
本章小結
思考題與習題
第4章 計算機控制技術的應用
本章學習目標
4.1 常用控制程序的設計
4.1.1 常用報警程序
4.1.2 數(shù)字濾波程序
4.2 PID控制及其應用
4.2.1 數(shù)字PID控制算法
4.2.2 數(shù)字PID調節(jié)器參數(shù)的整定
4.3 直接數(shù)字控制系統(tǒng)
4.3.1 最少拍系統(tǒng)設計
4.3.2 達林算法
本章小結
思考題與習題
第5章 數(shù)值積分法仿真
本章學習目標
5.1 數(shù)值積分法
5.1.1 概述
5.1.2 數(shù)值積分法
5.2 面向微分方程的仿真程序設計
5.2.1 通用仿真程序的一般結構及工作原理
5.2.2 仿真源程序及其特點
5.3 面向結構圖的仿真程序設計
5.3.1 典型環(huán)節(jié)的確定及算法描述
5.3.2 仿真程序設計
5.4 仿真精度與系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5.4.1 仿真過程的三類誤差
5.4.2 穩(wěn)定性分析
5.5 快速仿真算法
5.5.1 時域矩陣法
5.5.2 增廣矩陣法
5.5.3 替換法
5.5.4 根匹配法
本章小結
思考題與習題
第6章 離散相似法仿真
本章學習目標
6.1 離散相似法原理
6.1.1 仿真算法描述
6.1.2 離散模型的精度及穩(wěn)定性
6.2 典型環(huán)節(jié)的離散模型
6.2.1 積分環(huán)節(jié)
6.2.2 比例積分環(huán)節(jié)
6.2.3 慣性環(huán)節(jié)
6.2.4 比例慣性環(huán)節(jié)
6.3 線性系統(tǒng)離散相似法仿真
6.3.1 仿真源程序設計
6.3.2 應用實例分析
6.4 非線性系統(tǒng)離散相似法仿真
6.4.1 典型非線性特性
6.4.2 仿真源程序設計
6.4.3 應用實例分析
6.5 采樣系統(tǒng)仿真分析
6.5.1 采樣系統(tǒng)的算法描述
6.5.2 采樣周期與仿真步距的對應關系
6.5.3 采樣控制仿真應用
6.5.4 仿真源程序及其解釋
6.5.5 應用分析
本章小結
思考題與習題
第7章 MATLAB程序設計語言
本章學習目標
7.1 MATLAB簡介
7.1.1 MATLAB的產生與發(fā)展
7.1.2 MATLAB的特點
7.2 MATLAB環(huán)境
7.2.1 MATLAB桌面平臺
7.2.2 MATLAB的程序編輯器
7.2.3 MATLAB幫助系統(tǒng)
7.3 MATLAB的基本應用
7.3.1 MATLAB數(shù)值運算基礎
7.3.2 MATLAB繪圖
7.3.3 MATLAB程序設計基礎
本章小結
思考題與習題
第8章 SIMULINK交互式仿真環(huán)境
本章學習目標
8.1 SIMULINK仿真工具簡介
8.1.1 SIMULINK仿真工具概述
8.1.2 SIMULINK啟動與界面說明
8.2 SIMULINK基本操作
8.2.1 模型窗口
8.2.2 模塊的處理
8.2.3 模塊的連接
8.2.4 創(chuàng)建系統(tǒng)模型圖
8.2.5 自定義模塊庫和子系統(tǒng)
8.2.6 模型文件的保存與打開
本章小結
思考題與習題
第9章 控制系統(tǒng)的計算機仿真應用
本章學習目標
9.1 控制系統(tǒng)的MATLAB仿真基礎
9.1.1 控制系統(tǒng)的模型表示
9.1.2 環(huán)節(jié)方框圖模型的化簡
9.1.3 控制系統(tǒng)性能分析的MATLAB實現(xiàn)
9.2 控制系統(tǒng)的SIMULINK仿真
9.2.1 設置SIMULINK仿真參數(shù)
9.2.2 控制系統(tǒng)SIMULINK仿真
9.3 控制系統(tǒng)的計算機仿真應用
9.3.1 面向傳遞函數(shù)的線性系統(tǒng)仿真
9.3.2 面向結構圖的線性系統(tǒng)仿真
9.3.3 線性系統(tǒng)的離散相似法仿真
9.3.4 非線性系統(tǒng)離散相似法仿真
9.3.5 采樣控制系統(tǒng)仿真
本章小結
思考題與習題
參考文獻