新編控制系統(tǒng)MATLAB仿真實訓(xùn)

內(nèi)容概要

本書主要包括3部分內(nèi)容，即控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真的解題實訓(xùn)、控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真的實驗實訓(xùn)、控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計實訓(xùn)等。本書可與作者以前編寫的《控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真》配合使用，因為本書第1部分實際上主要是該書的例題習(xí)題集，第2部分則是該書的上機實驗操作訓(xùn)練，而第3部分則是對自動控制類各專業(yè)關(guān)于自動控制仿真的課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計實踐訓(xùn)練。另外，本書附錄是作者開發(fā)的自編函數(shù)。
“自動控制原理”、“自動控制系統(tǒng)”與“控制系統(tǒng)MATLAB仿真”等，是高等學(xué)校電氣信息類各專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課，本書是學(xué)習(xí)這些課程的必備參考書，既可作為電氣信息類各專業(yè)的MATLAB仿真教材，也可作為自動控制領(lǐng)域工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)MATLAB的參考用書。

書籍目錄

前言
第1部分控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真的解題實訓(xùn)
第1章MATLAB的程序設(shè)計1
1.1有關(guān)MATLAB程序設(shè)計的基本概念 1
1.2MATLAB程序設(shè)計基本規(guī)則2
1.3有關(guān)MATLAB程序設(shè)計舉例2
1.3.1自然數(shù)列求和與由自然數(shù)列中每個自然數(shù)的倒數(shù)所組成的數(shù)列求和2
1.3.2楊輝三角形或Pascal三角形與Pascal矩陣3
1.3.3Fibonacci數(shù)列4
1.3.4閏年4
1.3.5Vandermonde矩陣5
1.3.6編程序?qū)懗鲆砸恢苯沁呑铋L為任意整數(shù)值長的勾股弦數(shù)6
1.3.7編程再舉例     6
習(xí)題8
第2章MATLAB 7.5 的仿真集成環(huán)境Simulink 7.0 9
2.1Simulink仿真特色與其模型窗口9
2.1.1Simulink仿真特色  9
2.1.2進入MATLAB 7.5的Simulink 7.010
2.1.3Simulink 7.0的模型窗口概述        10
2.2Simulink 7.0的界面與組成13
2.2.1Simulink 7.0功能模塊組的打開與關(guān)閉13
2.2.2Simulink 7.0功能模塊的分類及其用途     14
2.3用Simulink建立系統(tǒng)仿真模型17
2.3.1打開模型窗口的方法18
2.3.2模塊的查找與選擇18
2.3.3 模塊的復(fù)制、移動與刪除18
2.3.4模塊的連接    19
2.4常用15個模塊內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置或修改20
2.5用Simulink建立系統(tǒng)仿真模型實例27
第3章常用電氣系統(tǒng)(SimPowerSystems)實體圖形化仿真模型29
3.1電氣系統(tǒng)(SimPowerSystems)實體圖形化模型庫簡介29
3.1.1電源(Electrical Sources)模塊組30
3.1.2電器元件(Elements)模塊組30
3.1.3電力電子元件(Power Electronics)模塊組31
3.1.4電機(Machines)模塊組32
3.1.5電氣測量儀表(Measurements)模塊組        32
3.2基本電路元件的仿真模型33
3.2.1普通電源   33
3.2.2受控電源34
3.2.3RLC元件35
3.3常用電機與變壓器的仿真模型37
3.3.1電機37
3.3.2變壓器       40
3.4基本電力電子器件的仿真模型43
3.4.1二極管(Diode)43
3.4.2晶閘管(Thyristor)45
3.4.3門極關(guān)斷晶閘管(GTO)47
3.4.4電力場效應(yīng)晶體管(MOSFET)48
3.4.5絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)50
3.4.6理想開關(guān)(Ideal Switch)51
3.4.7多功能橋式整流電路(Universal Bridge)    52
3.5電力電子變流器典型驅(qū)動裝置的仿真模型53
3.5.1同步6脈沖觸發(fā)器(Synchronized 6-Pulse Generator)54
3.5.2同步12脈沖觸發(fā)器(Synchronized  12-Pulse Generator)55
3.5.3PWM脈沖發(fā)生器(PWM Generator)56
3.5.4脈沖信號發(fā)生器(Pulse Generator)       58
3.6常用測量元件的仿真模型59
3.6.1電壓測量(Voltage Measurement)59
3.6.2電流測量(Current Measurement )59
3.6.3三相電壓電流測量(Three-Phase V-I  Measurement )60
3.6.4選路器或選擇開關(guān)(Selector)      61
3.7用“SimPowerSystems”創(chuàng)建系統(tǒng)仿真模型62
第4章控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB實現(xiàn)64
4.1設(shè)置或修改LTI對象的屬性值函數(shù)set()        64
4.2控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型            65
4.3控制系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換與化簡         69
4.4用系統(tǒng)Simulink結(jié)構(gòu)圖模型化簡控制系統(tǒng)模型71
習(xí)題73
第5章連續(xù)系統(tǒng)時域分析的 MATLAB 實現(xiàn)76
5.1Laplace變換及反變換的MATLAB實現(xiàn)76
5.1.1MATLAB系統(tǒng)中Laplace變換與反變換的函數(shù)命令76
5.1.2兩個特殊函數(shù)的表示法76
5.1.3計算函數(shù)的Laplace變換77
5.1.4計算用圖形表示函數(shù)的Laplace變換79
5.1.5利用留數(shù)將象函數(shù)表達(dá)式展成部分分式83
5.1.6用Laplace反變換求原函數(shù)84
5.1.7Laplace變換的卷積與卷積定理85
5.1.8用Laplace變換定義傳遞函數(shù)86
5.1.9用Laplace反變換求解微分方程             88
5.2MATLAB函數(shù)指令方式下的時域響應(yīng)仿真91
5.2.1一階系統(tǒng)時域分析的MATLAB實現(xiàn)91
5.2.2二階及高階系統(tǒng)時域分析的MATLAB實現(xiàn)        93
5.3利用Simulink動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的時域響應(yīng)仿真99
5.3.1解算系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的兩種方法99
5.3.2利用Simulink動態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型程序方式下的時域響應(yīng)仿真          99
5.3.3在Simulink模型窗口里菜單方式下的時域響應(yīng)仿真       100
習(xí)題102
第6章連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的 MATLAB 實現(xiàn)104
6.1代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)的MATLAB實現(xiàn)104
6.1.1用系統(tǒng)特征方程的根判定系統(tǒng)穩(wěn)定性104
6.1.2用Lienard-Chipard穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性        105
6.2用根軌跡法判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的MATLAB實現(xiàn)106
6.3用頻率法判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的MATLAB實現(xiàn)110
6.3.1用Bode圖法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性110
6.3.2用Nyquist曲線法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性          112
習(xí)題115
第7章連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計算的 MATLAB 實現(xiàn)117
7.1控制系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)與動態(tài)誤差系數(shù)117
7.2三種典型信號給定輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差120
7.3從輸出端定義的非單位負(fù)反饋系統(tǒng)的誤差的計算123
7.4擾動輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差計算124
7.5繪制誤差響應(yīng)曲線125
習(xí)題127
第8章連續(xù)系統(tǒng)根軌跡分析的 MATLAB 實現(xiàn)130
8.1控制系統(tǒng)根軌跡分析的MATLAB實現(xiàn)130
8.1.1根軌跡分析MATLAB實現(xiàn)的函數(shù)指令格式130
8.1.2根軌跡分析的MATLAB實現(xiàn)舉例      131
8.2基于根軌跡的設(shè)計工具139
習(xí)題142
第9章連續(xù)系統(tǒng)頻域分析的 MATLAB 實現(xiàn)143
9.1控制系統(tǒng)的頻率特性143
9.2控制系統(tǒng)Bode圖及其模值裕度與相位裕度146
9.3控制系統(tǒng)Nyquist曲線150
習(xí)題153
第10章描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)的 MATLAB 實現(xiàn)155
10.1非線性系統(tǒng)特性簡述155
10.2非線性系統(tǒng)自振155
10.2.1非線性系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)155
10.2.2自動控制系統(tǒng)中典型非線性特性 156
10.3非線性系統(tǒng)自振分析157
10.4描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)自振的MATLAB實現(xiàn)158
習(xí)題173
第11章離散系統(tǒng)分析與校正的MATLAB實現(xiàn)175
11.1用MATLAB工具解算z變換與z反變換175
11.2差分方程的z變換解法177
11.3離散控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)178
11.4離散系統(tǒng)時域分析的MATLAB實現(xiàn)182
11.4.1離散系統(tǒng)時域響應(yīng)的MATLAB實現(xiàn)182
11.4.2離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的MATLAB實現(xiàn)185
11.4.3離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差計算的MATLAB實現(xiàn)  185
11.5離散系統(tǒng)根軌跡分析的 MATLAB實現(xiàn)186
11.6離散系統(tǒng)動態(tài)性能分析的MATLAB實現(xiàn)再舉例189
11.7線性離散系統(tǒng)數(shù)字校正的MATLAB實現(xiàn)193
11.7.1數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)193
11.7.2最少拍系統(tǒng)的設(shè)計193
11.7.3離散系統(tǒng)數(shù)字校正的MATLAB實現(xiàn)194
習(xí)題195
第12章連續(xù)線性控制系統(tǒng)校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)197
12.1控制系統(tǒng)校正設(shè)計幾個問題的說明197
12.2控制系統(tǒng)Bode圖校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)199
12.2.1控制系統(tǒng)Bode  圖常規(guī)設(shè)計法超前校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)199
12.2.2控制系統(tǒng)Bode  圖常規(guī)設(shè)計法滯后校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)            200
12.3控制系統(tǒng)根軌跡設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)206
12.3.1控制系統(tǒng)根軌跡超前校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)206
12.3.2控制系統(tǒng)根軌跡滯后校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)                208
12.4控制系統(tǒng)P、PI、PID校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)210
12.4.1控制系統(tǒng)Ziegler-Nichols整定公式校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)211
12.4.2控制系統(tǒng)Cohen-Coon整定公式的校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)211
12.4.3控制系統(tǒng)最優(yōu)控制(誤差積分指標(biāo)最優(yōu)) 校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)212
12.4.4控制系統(tǒng)穩(wěn)定邊界法的P、PI、PID校正設(shè)計的MATLAB實現(xiàn)      215
習(xí)題218
第13章自動控制系統(tǒng)的 MATLAB計算及仿真219
13.1簡單閉環(huán)控制的MATLAB  計算及仿真   219
13.2多閉環(huán)控制系統(tǒng)MATLAB   計算及仿真 225
13.3轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的SimPowerSystems模型仿真232
13.3.1單閉環(huán)直流脈寬PWM-M調(diào)速系統(tǒng)的SimPowerSystems模型仿真232
13.3.2轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋雙環(huán)直流V-M調(diào)速系統(tǒng)的SimPowerSystems模型仿真     235
13.4位置隨動系統(tǒng)的MATLAB仿真與穩(wěn)態(tài)誤差分析237
13.4.1位置隨動系統(tǒng)的動態(tài)校正設(shè)計237
13.4.2位置隨動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析              243
13.5過程控制系統(tǒng)的MATLAB 計算及仿真246
13.5.1簡單回路控制系統(tǒng)的動態(tài)校正設(shè)計 246
13.5.2前饋控制系統(tǒng)的MATLAB計算及仿真249
13.5.3大延遲控制系統(tǒng)的MATLAB  動態(tài)校正設(shè)計252
習(xí)題256
第14章線性系統(tǒng)狀態(tài)空間分析的   MATLAB   實現(xiàn)259
14.1系統(tǒng)狀態(tài)空間描述及其狀態(tài)方程求解259
14.1.1狀態(tài)空間表達(dá)式的建立259
14.1.2求控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣Φ(t)262
14.1.3求控制系統(tǒng)的傳遞矩陣G(s)264
14.1.4求控制系統(tǒng)的特征方程、特征值及特征向量265
14.1.5求控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程的解266
14.1.6連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的離散化266
14.2系統(tǒng)狀態(tài)方程的線性變換267
14.2.1控制系統(tǒng)的P變換267
14.2.2控制系統(tǒng)的P-1變換268
14.2.3將狀態(tài)方程化為對角標(biāo)準(zhǔn)型269
14.2.4將狀態(tài)方程化為約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型272
14.3線性系統(tǒng)的可控性與可觀性274
14.3.1線性系統(tǒng)的可控性274
14.3.2線性系統(tǒng)的可觀性              277
14.4系統(tǒng)狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器281
14.4.1系統(tǒng)的極點配置281
14.4.2系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器283
14.4.3系統(tǒng)的狀態(tài)降維觀測器            286
14.5Lyapunov系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的MATLAB實現(xiàn)294
14.5.1李雅普諾夫函數(shù)與李雅普諾夫函數(shù)方程295
14.5.2李雅普諾夫穩(wěn)定性理論      295
習(xí)題296
第15章線性二次型最優(yōu)控制的   MATLAB   實現(xiàn)300
15.1連續(xù)系統(tǒng)線性二次型最優(yōu)控制的MATLAB實現(xiàn)300
15.2離散系統(tǒng)線性二次型最優(yōu)控制的MATLAB實現(xiàn)303
15.3最優(yōu)觀測器(Kalman濾波)的MATLAB實現(xiàn)304
15.4線性二次型Gauss最優(yōu)控制器的MATLAB實現(xiàn)    306
習(xí)題308
第2部分控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真的實驗實訓(xùn)
第16章MATLAB仿真基礎(chǔ)實驗實訓(xùn)309
【實驗實訓(xùn)161】MATLAB 7.5系統(tǒng)的安裝、啟動與卸載309
【實驗實訓(xùn)162】MATLAB 7.5系統(tǒng)界面、菜單認(rèn)識與內(nèi)容查找310
【實驗實訓(xùn)163】Simulink 7.0系統(tǒng)界面與菜單認(rèn)識310
【實驗實訓(xùn)164】典型模塊的參數(shù)設(shè)置310
【實驗實訓(xùn)165】仿真模型圖的繪制311
【實驗實訓(xùn)166】程序方式下與Notebook方式下運行MATLAB程序311
第17章自動控制原理MATLAB實驗實訓(xùn)312
【實驗實訓(xùn)171】控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的 MATLAB 實現(xiàn)312
【實驗實訓(xùn)172】連續(xù)系統(tǒng)時域分析的 MATLAB 實現(xiàn)312
【實驗實訓(xùn)173】控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的 MATLAB 實現(xiàn)313
【實驗實訓(xùn)174】控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差分析的MATLAB實現(xiàn)313
【實驗實訓(xùn)175】控制系統(tǒng)根軌跡分析的 MATLAB 實現(xiàn)313
【實驗實訓(xùn)176】控制系統(tǒng)頻域分析的 MATLAB 實現(xiàn)314
【實驗實訓(xùn)177】描述函數(shù)分析非線性系統(tǒng)的 MATLAB 實現(xiàn)314
【實驗實訓(xùn)178】離散系統(tǒng)分析與校正的 MATLAB 實現(xiàn)314
【實驗實訓(xùn)179】線性系統(tǒng)狀態(tài)空間分析的MATLAB實現(xiàn)315
【實驗實訓(xùn)1710】線性二次型最優(yōu)控制的MATLAB 仿真315
第18章連續(xù)控制系統(tǒng)校正設(shè)計的MATLAB實驗實訓(xùn)316
【實驗實訓(xùn)181】Bode圖常規(guī)設(shè)計超前、滯后校正的MATLAB實現(xiàn)316
【實驗實訓(xùn)182】Bode圖非常規(guī)滯后、超前校正的MATLAB實現(xiàn)316
【實驗實訓(xùn)183】根軌跡解析法超前、滯后校正的MATLAB實現(xiàn)316
【實驗實訓(xùn)184】用ZieglerNichols公式進行P、PI、PID校正的MATLAB實現(xiàn)317
【實驗實訓(xùn)185】用CohenCoon公式進行P、PI、PD、PID校正的MATLAB實現(xiàn)317
【實驗實訓(xùn)186】用IAE、ISE、ITAE積分值最小準(zhǔn)則公式進行P、PI、PID校正的MATLAB實現(xiàn)317
【實驗實訓(xùn)187】用穩(wěn)定邊界法進行P、PI、PID校正的MATLAB實現(xiàn)318
第19章生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)MATLAB仿真實驗實訓(xùn)319
【實驗實訓(xùn)191】簡單回路控制系統(tǒng)的MATLAB計算及仿真 319
【實驗實訓(xùn)192】前饋控制系統(tǒng)的MATLAB計算及仿真319
【實驗實訓(xùn)193】大延遲控制系統(tǒng)的MATLAB計算及仿真319
【實驗實訓(xùn)194】串級控制系統(tǒng)的MATLAB計算及仿真 320
第3部分控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計實訓(xùn)
第20章自動控制仿真課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計實訓(xùn)322
【課程設(shè)計實訓(xùn)201】根軌跡分析的MATLAB計算及仿真322
【課程設(shè)計實訓(xùn)202】離散系統(tǒng)MATLAB計算及仿真325
【課程設(shè)計實訓(xùn)203】過程控制系統(tǒng)的MATLAB計算及仿真331
【課程設(shè)計實訓(xùn)204】控制系統(tǒng)狀態(tài)空間分析的MATLAB設(shè)計334
【畢業(yè)設(shè)計實訓(xùn)205】單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 339
【畢業(yè)設(shè)計實訓(xùn)206】雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型與SimPowerSystems模型仿真345
附錄自編函數(shù)351
參考文獻(xiàn)392

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    新編控制系統(tǒng)MATLAB仿真實訓(xùn) PDF格式下載

---