标题：控制系统设计与仿真
图书信息
作者：李宜达 
图书详细信息： ISBN：9787302090366 定价：35元 印次：1-1 装帧：平装 印刷日期：2004-8-9
图书简介
本书不拘泥于严谨的控制理论，而使用MATLAB/SIMULINK来了解控制工程的问题，内容包含两个部分；第1部分介绍SIMULINK的使用方法，从基本功能到高级功能都配合范例进行了详细介绍，并分析了第一个模块；第2部分介绍控制系统的设计、分析与仿真、如时域响应分析、频域响应分析、根轨迹法、状态空间设计法及离散控制系统等。本书内容简洁实用，循序渐进，是一本适合专科以上理工科学生及工作人员自学的工具书。
图书前言
MATLAB是一个功能相当强大的数值分析仿真软件，它在图形影像的处理上，有堪称一流的表现。另外，它还提供了众多不同功能的工具箱(Toolbox)，适合应用于不同的工程领域，这更增加了它的完整性。SIMULINK为后起之秀，俨然成了Math Works的明日之星，全依赖其图形化易学易用的特性，用户已不需要记忆很多函数命令，只需根据模块的功能，就能轻易地组合要仿真的模型。　本书包含两部分内容，第1部分说明SIMULINK的用法，第2部分则使用MATLAB/SIMULINK阐述控制系统中的一些基本原理，如时域响应分析法、频域响应分析法、根轨迹法、状态空间设计法及离散控制系统等。笔者并非数学专家，所学有限，故本书不以严谨的控制理论为基础，而着重于应用MATLAB/SIMULINK来解决控制工程问题。读者若能从本书中获得一些知识，就是笔者最大的愿望。　本书分为两大部分共14章，具体如下：　第1章说明MATLAB/SIMULINK的简要功能，并说明其在控制系统分析仿真上的方便性，并介绍MATLAB的基本使用法，作为全书学习的基础。　第1部分为SIMULINK篇，包括第2～6章。　第2章说明SIMULINK快速使用法，目的是让读者研读完此章后，就能对SIMULINK立即上手、使用。列举3个简单模型作为范例，介绍SIMULINK的使用手法。　第3章进一步说明使用SIMULINK建构模型的一些基本方法。　第4章说明在SIMULINK环境中仿真及仿真结果的分析。讨论设置仿真参数值以及如何从SIMULINK菜单或MATLAB命令视窗中，开始仿真的执行，并且讨论不同迭代演算法。以及讨论SIMULINK所提供线性化以及平衡点相关的工具指令。　第5章说明如何使用SIMULINK提供的Masking功能，可以自定义模块(block)或子系统(subsystem)，也可以产生新的对话框和新的模块图标(icon)。　第6章说明SIMULINK所提供模块库(block library)的功能，并对内含的每一个模块都有功能及使用上的说明，有些还附有范例。本章对需要深入了解SIMULINK的读者而言是重要的一章。　第2部分为控制系统篇，包括第7～14章。　第7章内容以不同的系统为例，说明如何在MATLAB/SIMULINK环境中，建构动态系统的数学模型。　第8章说明控制系统的时域响应，并介绍根轨迹分析法。　第9章说明频率响应分析法，包含有波德图、奈奎斯特稳定准则、相位边限与增益边限等相关论述。　第10章说明如何根据系统规格设计控制器(或称补偿器)，包含有PID控制器、相位滞后补偿器，相位超前补偿器和相位滞后-超前补偿器等。　第11章说明状态空间分析法，内容包含有极点安置设计、观测器设计和线性二次最佳控制器设计等。　第12章简要说明离散控制系统，内容包含有取样频率的选择、时域分析法、频域分析法。　第13章说明控制系统工具箱所提供一种用于分析模型的工具——LTI Viewer，具有图形化使用界面，方便于线性非时变系统的分析工具。　第14章说明控制系统工具箱所提供一种用于设计控制器或补偿器的工具——SISO Design Tool，同样具有图形化使用界面，方便简化设计工作。　MATLAB/SIMULINK在专科以上学校电机、电子、机械、航空、医学工程等工程学方面，都有很不错的应用。范 例 说 明　本书范例可执行于MATLAB 4.x、5.x、6.x/Simulink 1.2c、2.x、3.x、4.x上，程序内容请参见书中相关介绍，并按下列步骤进行：1. 登录查找本书的相关链接，下载范例程序。2. 在计算机硬盘上创建一个目录，用来存放范例程序。例如创建的目录为c:\matexamp，则键盘输入C:\md matexamp。　对于MATLAB Ver. 4.2/Simulink 1.2c系统，则执行以下操作：3. 将范例程序中的startup4.m复制到MATLAB目录下。4. 将c:\matlab目录下的startup4.m更名为startup.m。　对于MATLAB Ver. 5.x/Simulink 2.x系统，则执行以下操作：5. 将范例程序中的startup5.m复制到MATLAB\toolbox\local目录下。6. 将c:\matlab\toolbox\local目录下的startup5.m更名为startup.m。7. 将范例程序中所有.m程序(startup4.m、startup5.m除外)复制到硬盘的matexamp目录下。8. 重新启动MATLAB，便可在MATLAB命令窗口(Command Window)下执行范例程序。　对于MATLAB Ver. 6.x/Simulink 4.x系统，则执行以下操作：9. 直接将所有的范例程序(.m、.mdl)复制到MATLAB安装目录\work下，即可在MATLAB命令窗口执行范例程序。　由于笔者所学有限，书中难免会有一些错误及不够完善之处，请读者不吝批评指正。
图书目录
第1章 概论 11.1 控制系统简介 11.2 MATLAB/SIMULINK简介 21.3 系统需求 51.4 MATLAB的基本使用方法 51.4.1 基本操作 51.4.2 多维数组 81.4.3 矩阵的运算 101.4.4 数组的运算 111.4.5 向量和矩阵的操作方法 151.4.6 矩阵函数 191.4.7 字符串 211.4.8 多项式运算 231.4.9 Script文件与函数 251.4.10 程序控制流程 271.4.11 输入与输出 30第1部分 SIMULINK第2章 快速开始 332.1 如何开始 332.2 一个简单的模型 342.3 快速上手 362.4 另一个简单模型 372.5 PID控制器模型 41第3章 建构模型 453.1 建构新模型 453.2 编辑已存在的模型 453.3 选择对象 463.3.1 选择单个对象 463.3.2 选择多个对象 463.3.3 选择模型内的所有对象 473.4 在不同窗口间复制或移动模块 473.5 在模型窗口中移动模块 483.6 在模型窗口中复制模块 483.7 设置模块的参数 483.8 删除模块 483.9 改变模块的放置方向 493.10 改变模块图标的形状大小 493.11 修改模块的名称 503.11.1 修改模块的名称 503.11.2 改变模块名称的位置 503.12 输入值与参数值的标量 扩展(Scalar Expansion) 513.13 在模块间连接线段 513.14 删除线段 533.15 移动线段 533.16 移动顶点 543.17 分割直线段 543.18 生成子系统(Subsystem) 55第4章 仿真与分析 574.1 简介 574.1.1 SIMULINK如何工作 574.1.2 代数回路结构 584.2 仿真 584.2.1 从SIMULINK菜单中执行系统仿真 584.2.2 从命令窗口执行系统仿真 654.2.3 指定模块的初始值 654.2.4 观察输出轨迹 674.3 离散时间系统 694.3.1 多采样率系统 704.3.2 不同采样时间的颜色区别 714.4 线性化 724.5 平衡点的决定 74第5章 自定义模块 755.1 简介 755.2 Masking程序概述 755.3 生成一个Masked模块 765.4 另一个例子 835.5 S函数 865.6 一个完整的例子 89第6章 模块解析 956.1 Sources模块库 956.2 Sinks模块库 1136.3 Continuous模块库 1236.4 Discrete模块库 1336.5 Math模块库 1426.6 Functions & Tables模块库 1596.7 Nonlinear模块库 1716.8 Signals & Systems模块库 1846.9 Subsystems模块库 204第2部分 控制系统第7章 动态系统模型的创建 2087.1 引言 2087.1.1 经典控制学的数学模型表示法——传递函数 2087.1.2 现代控制学的数学模型表示法——动态方程式 2097.1.3 数学模型转换 2117.2 机械系统 2167.3 电路系统 2267.4 电机械系统 227第8章 时域响应分析法 2338.1 引言 2338.2 时域响应 2338.2.1 瞬时响应的性能指针 2348.2.2 二阶系统 2378.2.3 高阶系统的近似简化 2428.3 根轨迹分析 244第9章 频域响应分析法 2499.1 引言 2499.2 波德图 2499.3 奈奎斯特图 2529.4 相对稳定性 2599.5 标准二阶系统频率响应 2629.6 尼可士图 266第10章 控制器设计 26810.1 引言 26810.2 PID控制器 26810.3 PID控制器的积分终结 27310.4 相位超前补偿器 27810.5 相位滞后补偿器 28510.6 相位滞后-超前补偿器 291第11章 状态空间设计法 29711.1 引言 29711.2 可控性与可观测性 29711.2.1 可控性 29711.2.2 可观测性 29811.3 极点放置设计 30011.4 观测器设计 30411.5 线性二次最佳控制器设计 308第12章 离散时间控制系统 31312.1 引言 31312.2 连续系统的离散化 31312.3 时域分析 31812.4 频域分析 32412.5 自动引导车系统 32712.5.1 路径追踪调节器的设计 32912.5.2 时变最佳控制 33012.5.3 计算机仿真 33212.5.4 仿真结果 334第13章 LTI Viewer 33713.1 简介 33713.2 直流伺服电机模型 33713.3 显示多个模型的响应图形 34313.4 多输入多输出模型响应 34413.5 Simulink LTI Viewer 345第14章 SISO Design Tool 34814.1 简介 34814.2 直流伺服电机模型 34814.3 增加积分器 35214.4 增加超前(领先)网络 35314.5 凹陷滤波器 356[1]