控制系統(tǒng)CAD

前言

本書自2004年6月初版發(fā)行以來，已被多所院校選作教材使用，印刷多次，取得了良好的教學(xué)效果。為了適應(yīng)新世紀(jì)高素質(zhì)科技人才培養(yǎng)的需要，根據(jù)近幾年教學(xué)實(shí)踐的體會(huì)，結(jié)合廣大學(xué)生和有關(guān)教師的反饋意見，對(duì)原書的知識(shí)體系、軟件平臺(tái)版本、例題與習(xí)題等方面作了認(rèn)真地分析和研究，決定在保持原書特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)本書進(jìn)一步修改與充實(shí)，主要修訂情況如下：1.由于MATLAB的軟件升級(jí)，以MATLAB R2007a為平臺(tái)，修訂了全書的相關(guān)內(nèi)容與應(yīng)用平臺(tái)。2.對(duì)本書涉及到自動(dòng)控制理論方面的基本理論和知識(shí)作了進(jìn)一步的充實(shí)與說明。3.對(duì)原書第5章和第2章重復(fù)的內(nèi)容作了刪減，各章后面增加了習(xí)題。4.對(duì)全書的內(nèi)容、格式、例題的形式和章節(jié)的編號(hào)等作了統(tǒng)一編排，錯(cuò)誤地方做了更正。5.為了便于課堂多媒體教學(xué)，第2版增加了電子課件及光盤，供任課教師選用。本書的修訂是在原書作者張晉格、陳麗蘭、李曉秀等同志集體討論的基礎(chǔ)上。由陳麗蘭主要執(zhí)筆，由張晉格最后定稿的，馬立勇同志也參加了部分修訂工作，為各章后面提供了部分習(xí)題。梁景凱、管萍教授任主審，提出了許多寶貴意見，在此表示衷心的感謝。雖然各位編寫老師做了許多細(xì)致的工作，但錯(cuò)誤與不妥仍在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正，以便今后做進(jìn)一步的修訂與完善。

內(nèi)容概要

本書以MATLAB為工具，系統(tǒng)地闡述了控制系統(tǒng)CAD的有關(guān)概念，概括了控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容。全書共分7章，第1～2章從應(yīng)用角度介紹了MATLAB語言的基礎(chǔ)知識(shí)和控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)以及仿真工具Simulink的使用方法；第3～6章按照控制理論體系，依次講述了如何利用MATLAB和Simu|ink進(jìn)行控制系統(tǒng)的模型建立、特性分析、時(shí)域響應(yīng)分析和復(fù)頻域分析等；第7章介紹了控制系統(tǒng)的頻域設(shè)計(jì)法和狀態(tài)空間設(shè)計(jì)法、系統(tǒng)仿真以及結(jié)果分析等。

書籍目錄

第2版前言第1版前言第1章　概述  1.1　控制系統(tǒng)CAD的發(fā)展概況  1.2　系統(tǒng)、模型與仿真    1.2.1  系統(tǒng)    1.2.2　模型    1.2.3　仿真  1.3　控制理論與控制系統(tǒng)CAD  習(xí)題1第2章　MATLAB與Simulink簡介　2.1　MATLAB的基礎(chǔ)知識(shí)    2.1.1  MATLAB語言系統(tǒng)    2.1.2　MATLAB的運(yùn)算    2.1.3　MATLAB的繪圖    2.1.4　MATLAB循環(huán)與轉(zhuǎn)移控制　2.2　MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)  　2.2.1　模型建立函數(shù)  　2.2.2　模型轉(zhuǎn)換及參數(shù)獲取函數(shù)　  2.2.3　模型特性函數(shù)  　2.2.4　時(shí)域響應(yīng)函數(shù)　  2.2.5　頻域響應(yīng)函數(shù)  　2.2.6　根軌跡函數(shù)　  2.2.7　估計(jì)器／調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)函數(shù)　2.3　仿真工具Simulink簡介　  2.3.1　Simulink界面　  2.3.2　控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型建立　  2.3.3　利用Simulink進(jìn)行數(shù)字仿真　習(xí)題2第3章  控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型　3.1　系統(tǒng)建模的方法　  3.1.1　解析法建立數(shù)學(xué)模型　  3.1.2　實(shí)驗(yàn)法建立數(shù)學(xué)模型　3.2　數(shù)學(xué)模型的幾種形式及模型間的轉(zhuǎn)換　  3.2.1　數(shù)學(xué)模型的形式　  3.2.2　模型之間的轉(zhuǎn)換  3.3　復(fù)雜模型的處理方法    3.3.1  Simulink建模方法    3.3.2　非線性系統(tǒng)的線性化  習(xí)題3第4章　控制系統(tǒng)的特性分析  4.1　穩(wěn)定性分析    4.1.1　直接求根判定系統(tǒng)穩(wěn)定性    4.1.2　繪制系統(tǒng)零點(diǎn)、極點(diǎn)圖判定穩(wěn)定性    4.1.3　Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)  4.2　能控能觀性分析    4.2.1　能控能觀性判定    4.2.2　能控性和能觀性的對(duì)偶關(guān)系    4.2.3　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解    4.2.4　狀態(tài)空間表達(dá)式的能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀標(biāo)準(zhǔn)型    4.2.5  能控性和能觀性與傳遞函數(shù)之間的關(guān)系  習(xí)題4第5章　控制系統(tǒng)的時(shí)域分析  5.1  控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)解的表達(dá)    5.1.1　線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型    5.1.2　線性定常系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)解    5.1.3　非線性系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)  5.2　階躍響應(yīng)分析    5.2.1　暫態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)    5.2.2　穩(wěn)態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)    5.2.3　基于MATLAB的時(shí)域特性分析  5.3　脈沖響應(yīng)分析    5.3.1　基于MATLAB的脈沖響應(yīng)分析    5.3.2　MATLAB中的圖形工具LTI Viewer   5.4　二階系統(tǒng)分析    5.4.1　二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)    5.4.2　二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)……第6章　復(fù)頻域分析第7章　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.2系統(tǒng)、模型與仿真在控制系統(tǒng)CAD技術(shù)中，仿真技術(shù)一直是被研究的熱點(diǎn)問題，由于simulink是面向?qū)ο蟮哪Ｐ突M態(tài)軟件，因此，它與MATLAB的集成好似如虎添翼，并將控制系統(tǒng)CAD的水平推向一個(gè)新的階段。首先，我們引入與系統(tǒng)仿真技術(shù)有關(guān)的幾個(gè)概念。1.2.1系統(tǒng)在給“系統(tǒng)”一詞下定義之前，大家一定接觸過許多系統(tǒng)，如調(diào)速系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的物理規(guī)律、描述形式、處理方法以及規(guī)模各不相同，下面給出的定義雖然比較抽象，但是對(duì)于概括多種不同類型的系統(tǒng)或許有所幫助，同時(shí)便于進(jìn)一步引出系統(tǒng)仿真的概念。所謂系統(tǒng)是相互聯(lián)系又相互作用著的對(duì)象的組合。根據(jù)系統(tǒng)的物理特征，通?？梢詫⑵浞殖蓛纱箢悾?）工程系統(tǒng)：如電氣、機(jī)械、化工、熱工等。2）非工程系統(tǒng)：如經(jīng)濟(jì)、管理、生態(tài)、社會(huì)等。盡管上述兩類系統(tǒng)的物理本質(zhì)截然不同，但它們有共同的特征。（1）實(shí)體系統(tǒng)都是由相互聯(lián)系的實(shí)體組合而成的。例如，軋鋼機(jī)可以看成一個(gè)系統(tǒng)，它是由主傳動(dòng)、軋輥、輥道等幾個(gè)實(shí)體有機(jī)組合而成的。若再細(xì)分一下，它的主傳動(dòng)又可以看成一個(gè)系統(tǒng)（子系統(tǒng)），它是由晶閘管調(diào)速裝置、直流電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、指令控制器等實(shí)體組成一個(gè)有機(jī)的整體。（2）屬性組成系統(tǒng)的實(shí)體所具有的任何有效特征，稱之為具有一定的屬性。如調(diào)速系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，加熱爐系統(tǒng)中的溫度偏差。閥門開口度等。（3）活動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的變化過程稱為內(nèi)部活動(dòng)；系統(tǒng)外部發(fā)生的對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的變化過程稱為外部活動(dòng)（外部擾動(dòng)）。例如，閥門開口度的變化是溫度系統(tǒng)的內(nèi)部活動(dòng)；電網(wǎng)電壓波動(dòng)是電力拖動(dòng)系統(tǒng)的外部活動(dòng)。

編輯推薦

《控制系統(tǒng)CAD:基于MATLAB語言》：普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材·普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化（應(yīng)用型）規(guī)劃教材

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