控制系統(tǒng)CAD

內(nèi)容概要

本教材根據(jù)中央播電視大學機械設計制造及其自動化專業(yè)“控制系統(tǒng)CAD”課程教學大綱的要求，以自動控制的經(jīng)典控制理論部分為理論平臺，以MATLABR2009b為軟件平臺，全面介紹了MATLAB的基本使用方法、常用函數(shù)功能以及應用MATLAB進行控制系統(tǒng)建模、仿真分析與設計的基本原理與方法。主要內(nèi)容包括：MATLAB的常用函數(shù)及使用方法、仿真集成環(huán)境Simulink的功能、MATLAB的程序結(jié)構(gòu)和MATLAB在控制系統(tǒng)時域分析、根軌跡分析、頻域分析以及控制系統(tǒng)校正設計中的應用。
為使讀者更好地理解MATLAB在控制系統(tǒng)仿真分析和校正設計中的應用。教材中的部分章節(jié)還對自動控制的經(jīng)典控制理論部分的基本概念作了簡要回顧。
本教材可作為普通高等學校機電類專業(yè)的本科教材或參考書，也可作為成人教育和繼續(xù)教育的教材，還可作為科技工作者的參考書。

書籍目錄

1 緒論
 1．1　自動控制系統(tǒng)的基本概念
 1．2　控制系統(tǒng)CAD與控制系統(tǒng)仿真概述
 習題
2 MATLAB軟件基礎
 2．1 MATLAB基礎知識
 2．2 MATLAB數(shù)值計算及符號運算
 2．3 MATLAB程序設計
 2．4 MATLAB的數(shù)據(jù)可視化
 習題
 實訓　1 MATLAB基礎知識及數(shù)值運算
 實訓　2 MATLAB程序設計及數(shù)據(jù)可視化
3 MATLAB仿真集成環(huán)境Simulink
 3．1 Simulink簡介
 3．2 Simulink建模仿真
 3．3 Simulink模塊庫與模塊
 3．4　創(chuàng)建Simulink子系統(tǒng)
 習題
 實訓　3 MATLAB仿真集成環(huán)境Simulink
4 數(shù)學模型的MATLAB描述
　4．1　控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
　4．2　數(shù)學模型間的轉(zhuǎn)換
　4．3　系統(tǒng)模型的連接
　習題
 實訓　4數(shù)學模型的MATLAB描述
5 基于MATLAB的時域分析
 5．1　時域分析的基本概念
 5．2　MATLAB在時域分析中的應用
 5．3　MATLAB在穩(wěn)定性分析中的應用
 習題
 實訓5 MATLAB在時域分析中的應用
6 MATLAB在根軌跡分析中的應用
 6．1　根軌跡的基本概念
 6．2 MATLAB的根軌跡函數(shù)及其應用舉例
 習題
 實訓6 MATLAB在根軌跡分析中的應用
7 基于MATLAB的頻域分析
 7．1　頻域分析的基本概念
 7．2 MATLAB的頻域分析函數(shù)
 7．3 MATLAB在頻域分析中的應用
 習題
 實訓7　MATLAB在頻域分析中的應用
8 控制系統(tǒng)的設計
　8．1　校正的基本概念
　8．2　基于頻域分析的串聯(lián)校正設計
　8．3　基于根軌跡分析的串聯(lián)校正設計
　8．4　PID控制
　習題
　實訓8　控制系統(tǒng)的校正設計
附錄　MATLAB的常用命令及函數(shù)
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.2.2 控制系統(tǒng)仿真控制系統(tǒng)的設計主要是根據(jù)用戶對系統(tǒng)性能的要求進行控制元件的選定和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計，設計完成后還需對系統(tǒng)的特性進行實驗研究，驗算設計的系統(tǒng)能否達到預期的性能指標，整個過程是設計一實驗一修改設計一實驗的過程。要進行實驗，就必須有實驗對象和實驗裝置，也就是可用于實驗的控制系統(tǒng)。實驗時，通常有兩種實驗方案：第一種方案是在真實的系統(tǒng)上進行實驗，但這往往受到安全性、經(jīng)濟性以及可能性的限制。例如，為了測試航天飛機的控制系統(tǒng)，我們不可能發(fā)射一架航天飛機用于實驗。第二種方案是按照真實系統(tǒng)“仿真（Simulation）”構(gòu)建出一個模型，在這個模型上進行實驗研究，這個過程就稱為系統(tǒng)仿真。依據(jù)模型的種類不同，仿真可分為物理仿真、數(shù)學仿真和混合仿真3種形式。物理仿真也稱為實物仿真，它是依據(jù)物理相似和幾何相似的原則，建造一個與實際系統(tǒng)相似但幾何尺寸較小的實際物理模型，并在此模型上進行實驗研究，如飛機或?qū)椀娘L洞試驗。雖然物理仿真具有形象、直觀的優(yōu)點，但也存在著模型建造復雜、周期長和修改結(jié)構(gòu)困難等缺點。數(shù)學仿真就是根據(jù)實際系統(tǒng)中各個變化量之間的關系，構(gòu)建出系統(tǒng)的數(shù)學模型，并利用此模型進行分析研究。數(shù)學仿真的關鍵在于數(shù)學模型的構(gòu)建和求解?；旌戏抡婢褪菍⑽锢矸抡婧蛿?shù)學仿真相結(jié)合，并將系統(tǒng)的一部分用數(shù)學模型加以描述，其余部分構(gòu)建成物理模型，然后分別在這兩個模型上對系統(tǒng)進行分析研究。數(shù)學仿真具有經(jīng)濟、方便和靈活的優(yōu)點，它的主要工具是計算機，故又稱計算機仿真?？刂葡到y(tǒng)的計算機仿真就是以控制系統(tǒng)的數(shù)學模型為基礎，借助計算機對控制系統(tǒng)的特性進行實驗研究。控制系統(tǒng)的設計離不開實驗過程，因此，控制系統(tǒng)的計算機仿真也就成了控制系統(tǒng)CAD的一個重要環(huán)節(jié)。它包括建立數(shù)學模型、模型轉(zhuǎn)換、編寫仿真程序、進行仿真實驗并分析實驗結(jié)果等基本步驟，若最后的實驗結(jié)果不令人滿意，則還需對數(shù)學模型或仿真程序進行修改，直至獲得滿意的實驗結(jié)果為止。隨著計算機硬件和軟件的發(fā)展與提高，計算機仿真技術也得到了飛速發(fā)展，目前它正朝著分布式數(shù)字仿真和虛擬現(xiàn)實技術方向逐步前進。

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《控制系統(tǒng)CAD》是中央廣播電視大學教材,機械設計制造及自動化專業(yè)系列教材。

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