自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真

前言

自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真是近20多年來發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度越來越快，功能日益強(qiáng)大，價(jià)格日趨大眾化，目前計(jì)算機(jī)已經(jīng)十分普及。在此基礎(chǔ)之上，控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和綜合研究中的一種常規(guī)手段。隨著控制系統(tǒng)的日益復(fù)雜，控制功能和任務(wù)多樣化，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)分析方法已經(jīng)無法勝任。使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析計(jì)算和仿真研究，已經(jīng)成為從事自動(dòng)控制以及相關(guān)專業(yè)的研究人員和工程技術(shù)人員所必須掌握的一門技術(shù)。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防軍事、科學(xué)研究等領(lǐng)域，都離不開自動(dòng)控制系統(tǒng)與裝置?？刂评碚撆c控制工程已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的重要組成部分，而自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)則是自動(dòng)控制系統(tǒng)建模、分析和設(shè)計(jì)過程中極其重要的工具。計(jì)算機(jī)的發(fā)展（包括計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展）不僅在技術(shù)層面，而且在理論層面，都深刻地影響著控制理論與控制工程學(xué)科的發(fā)展。相信在未來，計(jì)算機(jī)技術(shù)必將在更大程度上改變控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的理論與方法。MATLAB語言是美國Mathwork8公司的產(chǎn)品，是優(yōu)秀的控制系統(tǒng)仿真軟件。歷經(jīng)20多年的發(fā)展，幾乎每年都有升級(jí)的版本推出，對(duì)其不斷充實(shí)和改進(jìn)。本書以MATI—AB7．O／Simulink6．0為背景，較為全面地介紹了MATIAB／Simulink的基礎(chǔ)知識(shí)及其常用的工具箱在控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用。

內(nèi)容概要

MATLAB及其模塊化仿真部件Simulink是優(yōu)秀的數(shù)值計(jì)算和系統(tǒng)仿真軟件。本書在充分考慮自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)置的情況下，以MATL,AB語言（MATLAB 7.0/Simulink 6.0）為主要工具，較為全面地介紹了自動(dòng)控制系統(tǒng)的建模、分析、仿真與設(shè)計(jì)的基本原理和方法。全書共分8章，內(nèi)容包括自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真概述、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真基礎(chǔ)、MATLAB語言的基礎(chǔ)知識(shí)、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換、Simulink在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用、自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析、自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)工具箱及其應(yīng)用實(shí)例?！　”緯恰捌胀ǜ叩冉逃晃濉姎庑畔㈩愐?guī)劃教材”。本書的顯著特點(diǎn)是注重介紹仿真的應(yīng)用和實(shí)例，存闡述控制系統(tǒng)仿真原理的同時(shí)，通過大量的有代表性的例題來講解相應(yīng)的內(nèi)容，使學(xué)生感覺生動(dòng)有趣，不枯燥，便于學(xué)生掌握所學(xué)的內(nèi)容。本書配有電子課件，歡迎選用本書作教材的老師登錄www.cmpedu.com注冊(cè)下載或發(fā)郵件到wbj@cmpbook.com索取?！　”緯勺鳛榇髮W(xué)本科自動(dòng)化專業(yè)以及電氣信息類其他專業(yè)的專業(yè)課教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)和研究人員參考。

書籍目錄

前言第1章　自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真概述　1.1　自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介　　1.1.1　系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)　　1.1.2　自動(dòng)控制系統(tǒng)建?！?.2　自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真的基本概念　　1.2.1　仿真的定義　　1.2.2　自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真的分類　　1.2.3　自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真的過程　1.3　仿真技術(shù)在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其重要意義　　1.3.1　自動(dòng)控制理滄簡介　　1.3.2　仿真技術(shù)與CAD在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要意義　　1.3.3　仿真技術(shù)在自動(dòng)掙制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)　1.4　MATLAB語言及其在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用　小結(jié)　習(xí)題第2章　控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真基礎(chǔ)　2.1　連續(xù)系統(tǒng)數(shù)值積分方法　　2.1.1　歐拉法　　2.1.2　龍格一庫塔法　　2.1.3　數(shù)值積分法的穩(wěn)定性　　2.1.4　數(shù)值積分法的選擇　2.2　控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其描述　　2.2.1　控制系統(tǒng)中的典型結(jié)構(gòu)　　2.2.2　控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)，　　2.2.3　控制系統(tǒng)的連接矩陣　2.3　控制系統(tǒng)的建?！⌒〗Y(jié)　習(xí)題第3章　MATLAB語盲的基礎(chǔ)知識(shí)　3.1　MATLAB的安裝和啟動(dòng)　　3.1.1　MATLAB的安裝　　3.1.2　MATLAB 7.x的啟動(dòng)　3.2　MATLAB 7.x的系統(tǒng)界面　　3.2.1　MATLAB 7.x的系統(tǒng)界面窗口　　3.2.2　MATLAB 7.x的菜單項(xiàng)和工具欄　　3.2.3　MATLAB 7.x的幫助系統(tǒng)　3.3　MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)　　3.3.1　矩陣的生成　　3.3.2　變量、常量和語句　　3.3.3　數(shù)值顯示格式　　3.3.4　字符串　3.4　矩陣的運(yùn)算　　3.4.1　矩陣的數(shù)學(xué)運(yùn)算　　3.4.2　矩陣的數(shù)絹運(yùn)算　　3.4.3　矩陣操作　　3.4.4　矩陣元素的數(shù)據(jù)變換　3.5　流程控制結(jié)構(gòu)　　3.5.1　for語句　　3.5.2　while語句　　3.5.3　if-else-end語句　　3.5.4　switch-case語句　3.6　m文件　　3.6.1　腳本文件　　3.6.2　函數(shù)文件　3.7　MATLAB的繪圖功能　　3.7.1　二維圖形的繪制　　3.7.2　三維圖形的繪制　　3.7.3　圖形的輸出　3.8　MATLAB的應(yīng)用　　3.8.1　矩陣的分解　　3.8.2　多項(xiàng)式處理　　3.8.3　曲線擬合與插值　　3.8.4　常微分方程求解　小結(jié)　習(xí)題第4章　控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換　4.1　控制系統(tǒng)類型  ……第5章　Simulink在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用第6章　自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析第7章　自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第8章　電力系統(tǒng)工具箱及其應(yīng)用實(shí)例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真基礎(chǔ)2.1 連續(xù)系統(tǒng)數(shù)值積分方法連續(xù)系統(tǒng)的主要特征是系統(tǒng)的狀態(tài)變化在時(shí)間上是連續(xù)的，通常用微分方程或差分方程來描述系統(tǒng)的模型，如過程控制系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)等。在數(shù)字計(jì)算機(jī)上對(duì)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，首先遇到的問題是，數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)值及時(shí)間均具有離散性，而被仿真系統(tǒng)的數(shù)值及時(shí)間均具有連續(xù)性，后者如何用前者實(shí)現(xiàn)。從根本意義上講，連續(xù)系統(tǒng)數(shù)字仿真要從時(shí)間和數(shù)值兩方面對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行離散化，并選擇合適的數(shù)值計(jì)算方法來近似積分運(yùn)算。連續(xù)系統(tǒng)數(shù)字仿真的離散化方法有兩類，即數(shù)值積分法和離散相似法。數(shù)值積分法就是利用數(shù)值積分的方法對(duì)常微分方程（組）建立離散化形式的數(shù)學(xué)模型——差分方程，并求其數(shù)值解，也稱為數(shù)值解法?；陔x散相似法的連續(xù)系統(tǒng)仿真和數(shù)值積分法不同，它首先將連續(xù)系統(tǒng)模型離散化，再借用離散系統(tǒng)仿真算法。本節(jié)主要討論數(shù)值積分法。

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《自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》為普通高等教育十一五電氣信息類規(guī)劃教材之一。

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