控制系統(tǒng)仿真與CAD（第2版）

前　言
第1 章　 控制系統(tǒng)仿真及工具軟件概述 1
1. 1　 控制系統(tǒng)及仿真軟件 1
1. 1. 1　 控制系統(tǒng)模型 1
1. 1. 2　 控制系統(tǒng)仿真 2
1. 1. 3　 ＭＡＴＬＡＢ 的語(yǔ)言特點(diǎn) 3
1. 1. 4　 ＭＡＴＬＡＢ 的控制產(chǎn)品 4
1. 2　 ＭＡＴＬＡＢ 的操作與使用 5
1. 2. 1　 ＭＡＴＬＡＢ 的工作空間 6
1. 2. 2　 ＭＡＴＬＡＢ 的命令窗口 6
1. 2. 3　 ＭＡＴＬＡＢ 的程序編輯器 6
1. 2. 4　 ＭＡＴＬＡＢ 的幫助文件 7
1. 3　 數(shù)值計(jì)算與矩陣運(yùn)算 10
1. 3. 1　 ＭＡＴＬＡＢ 的數(shù)值類(lèi)型 10
1. 3. 2　 矩陣運(yùn)算 12
1. 3. 3　 符號(hào)運(yùn)算 15
1. 4　 程序、 文件和函數(shù) 23
1. 4. 1　 Ｍ 文件編程 23
1. 4. 2　 常用的編程語(yǔ)句 26
1. 4. 3　 程序調(diào)試與診斷 30
本章小結(jié) 33
習(xí)題 33
第2 章　 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 34
2. 1　控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型與控制工具箱
函數(shù) 34
2. 1. 1　 傳遞函數(shù)模型 34
2. 1. 2　 狀態(tài)空間模型 42
2. 2　 控制系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換及連接 47
2. 2. 1　 模型轉(zhuǎn)換函數(shù) 47
2. 2. 2　 模型連接與化簡(jiǎn) 51
2. 3　 控制系統(tǒng)建模工程實(shí)例 55
本章小結(jié) 62
習(xí)題 62
第3 章　 控制系統(tǒng)分析 63
3. 1　 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 63
3. 1. 1　 時(shí)域分析基礎(chǔ) 63
3. 1. 2　 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析 64
3. 1. 3　 階躍響應(yīng)分析 65
3. 1. 4　 脈沖響應(yīng)分析 70
3. 1. 5　 任意輸入的時(shí)域響應(yīng)分析 73
3. 1. 6　 控制系統(tǒng)時(shí)域分析綜合實(shí)例 74
3. 2　 控制系統(tǒng)的根軌跡分析 75
3. 2. 1　 函數(shù)指令方式 75
3. 2. 2　 單輸入單輸出設(shè)計(jì)工具 82
3. 3　 控制系統(tǒng)的頻域分析 91
3. 3. 1　 頻率響應(yīng)與 Ｎｙｑｕｉｓｔ 圖 92
3. 3. 2　 伯德圖分析 95
3. 3. 3　 控制系統(tǒng)頻域分析綜合實(shí)例 99
3. 3. 4　基于單輸入單輸出設(shè)計(jì)工具的控制
系統(tǒng)頻域分析 101
3. 4　 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 102
3. 4. 1　 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法簡(jiǎn)述 102
3. 4. 2　控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的ＭＡＴＬＡＢ
實(shí)現(xiàn) 104
3. 5　 控制系統(tǒng)的可觀(guān)性與可控性分析 106
3. 5. 1　 系統(tǒng)的可觀(guān)性分析 107
3. 5. 2　 系統(tǒng)的可控性分析 109
本章小結(jié) 112
習(xí)題 112
第4 章　 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 113
4. 1　 基于根軌跡的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 113
4. 1. 1　 基于根軌跡的相位超前校正 113
4. 1. 2　 基于根軌跡的相位滯后校正 123
4. 2　 基于伯德圖的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 126
4. 2. 1　 基于伯德圖的相位超前校正 126
4. 2. 2　 基于伯德圖的相位滯后校正 130
4. 2. 3　 基于伯德圖的滯后￣超前校正 133
4. 3　 控制系統(tǒng)的 ＰＩＤ 控制器設(shè)計(jì) 136
4. 3. 1　 ＰＩＤ 控制規(guī)律 137
4. 3. 2　 ＰＩＤ 控制器設(shè)計(jì)方法 140
4. 3. 3　 ＰＩＤ 控制器設(shè)計(jì)實(shí)例 146
4. 4　 極點(diǎn)配置與觀(guān)測(cè)器設(shè)計(jì) 150
目　　錄Ⅶ
4. 4. 1　 極點(diǎn)配置 150
4. 4. 2　 全維狀態(tài)觀(guān)測(cè)器設(shè)計(jì) 153
4. 4. 3　 降維狀態(tài)觀(guān)測(cè)器設(shè)計(jì) 155
4. 4. 4　基于觀(guān)測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)
設(shè)計(jì)綜合實(shí)例 157
本章小結(jié) 159
習(xí)題 159
第5 章　控制系統(tǒng)ＣＡＤ ——— Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
基礎(chǔ)與應(yīng)用 161
5. 1　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 基本介紹與基本操作 161
5. 1. 1　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的基本介紹 161
5. 1. 2　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的啟動(dòng) 161
5. 1. 3　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ Ｌｉｂｒａｒｙ 163
5. 2　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的建模方法與仿真 168
5. 2. 1　 仿真模型編譯器 168
5. 2. 2　 仿真系統(tǒng)的編輯 169
5. 2. 3　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真參數(shù)的設(shè)定 172
5. 2. 4?。樱椋恚酰欤椋睿?與ＭＡＴＬＡＢ 的接口
設(shè)計(jì) 174
5. 3　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 子系統(tǒng)的創(chuàng)建與封裝 176
5. 3. 1　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 子系統(tǒng)的創(chuàng)建 176
5. 3. 2　 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 子系統(tǒng)的封裝 178
5. 4　 采用 ＭＡＴＬＡＢ 命令進(jìn)行仿真與分析 181
5. 4. 1　 仿真系統(tǒng)的打開(kāi)和關(guān)閉 181
5. 4. 2　 功能模塊參數(shù)設(shè)置 182
5. 4. 3　 系統(tǒng)模型的仿真運(yùn)行 183
5. 4. 4　 仿真系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 183
5. 4. 5　 運(yùn)行結(jié)果分析 185
5. 5　 Ｓ 函數(shù) 187
5. 5. 1　 Ｓ 函數(shù)簡(jiǎn)介 188
5. 5. 2　 用 Ｍ 文件創(chuàng)建 Ｓ 函數(shù) 190
5. 6 　基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
實(shí)例 195
5. 6. 1　 連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)域分析實(shí)例 195
5. 6. 2　 連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析實(shí)例 197
5. 6. 3　 連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析實(shí)例 199
5. 6. 4　 線(xiàn)性連續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例 203
本章小結(jié) 208
習(xí)題 208
參考文獻(xiàn) 209