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MATLAB R2016a控制系统设计与仿真35个案例分析

作者:李晓东

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编辑推荐

《MATLAB R2016a控制系统设计与仿真35个案例分析》是“精通MATLAB”丛书之一,以MATLAB R2016a为平台编写,通过35个案例介绍MATLAB在控制系统中的应用,应用性强,实用价值高。本书提供所有程序源代码。“精通MATLAB”相关书目如下:(1)MATLAB 8.X实战指南(2)数字图像处理高级应用——基于MATLAB和CUDA的实现(第2版)(3)MATLAB通信系统建模与仿真(4)MATLAB R2015a数字图像处理(5)MATLAB R2015b数学建模(6)MATLAB R2015a小波分析(7)MATLAB R2015b神经网络技术(8)MATLAB R2015b*化计算(9)MATLAB R2015b概率与数理统计(10)MATLAB R2015b数值计算方法(11)MATLAB R2016a智能计算25个案例分析(12)MATLAB R2016a在电子信息工程中仿真案例分析(13)MATLAB R2016a神经网络设计与应用28个案例分析(14)MATLAB R2016a通信系统建模与仿真28个案例分析(15)MATLAB R2016a控制系统设计与仿真35个案例分析 

内容简介

本书以MATLAB R2016a为平台编写,以案例的形式讲解控制系统的设计与仿真。目前,MATLAB已经成为控制理论与控制工程以及计算机仿真领域的有力工具,控制系统的建模、分析、设计及应用都离不开MATLAB的支持。
全书共35章,也是35个案例,主要介绍了MATLAB的使用及控制系统的基本理论、控制系统的数学模型、Simulink仿真环境、控制系统数学模型的MATLAB实现、控制系统分析、离散系统设计、状态空间设计、时频域分析、稳定性判定、校正、*控制及鲁棒控制等内容。

目  录

 

目录

 

 

第1章创建Simulink仿真系统的过程

 

1.1Simulink概述

 

1.1.1Simulink的特点

 

1.1.2启动Simulink

 

1.2一个简单的仿真系统

 

1.2.1添加模块

 

1.2.2设置模块属性

 

1.2.3连接模块

 

1.2.4仿真器设置

 

1.2.5运行仿真

 

1.3建立状态空间表达式

 

1.3.1由图建立状态空间表达式

 

1.3.2由函数建立状态空间表达式

 

第2章飞行器控制系统综合与分析的方法

 

2.1飞行器控制系统应用概述

 

2.2飞行器控制系统数学模型

 

2.3飞行器控制系统解析内容

 

2.4校正装置优化设计

 

2.5频域性能分析

 

第3章最优与鲁棒控制系统设计

 

3.1最优控制问题的描述

 

3.2连续系统二次型最优控制及其MATLAB实现

 

3.3离散系统二次型最优控制及其MATLAB实现

 

第4章飞机偏航阻尼器设计的MATLAB实现

 

4.1飞机偏航阻尼器设计

 

4.2数学模型及MATLAB描述

 

4.3校正前系统性能分析

 

4.4校正设计

 

4.4.1根轨迹法设计

 

4.4.2下洗滤波器设计

 

4.5校正后系统性能分析

 

第5章控制系统根轨迹校正分析

 

5.1控制系统性能指标

 

5.2校正的基本概念

 

5.3根轨迹校正法

 

5.3.1根轨迹的串联超前校正

 

5.3.2根轨迹的串联滞后校正

 

5.3.3根轨迹的串联超前滞后校正

 

第6章现代控制系统设计与仿真分析

 

6.1可控性分析

 

6.1.1连续系统的完全可控性

 

6.1.2离散系统的可控性

 

6.1.3连续系统的状态完全可控标准型

 

6.1.4连续系统的输出可控性

 

6.2可观性分析

 

6.2.1线性离散系统的完全可观性

 

6.2.2连续系统的完全可观性

 

6.2.3连续系统的完全可观标准型

 

6.3系统的极点配置

 

6.3.1极点配置的MATLAB函数

 

6.3.2极点配置示例分析

 

6.4系统状态观测器设计

 

第7章MATLAB离散控制系统的设计

 

7.1离散控制系统的基本概念

 

7.2离散信号的数字描述

 

7.2.1采样过程及采样定理

 

7.2.2保持器的数学描述

 

7.3Z变换

 

7.3.1离散信号的Z变换

 

7.3.2Z变换与其逆变换

 

第8章Nyquist稳定判据的实际应用

 

8.1频域分析基本概念

 

8.2Bode图

 

8.3Nyquist图

 

8.4系统稳定性的判断

 

8.4.1用Bode图法判断系统稳定性

 

8.4.2用Nyquist曲线法判断系统稳定性

 

第9章PID控制器校正的MATLAB实现

 

9.1PID控制器校正

 

9.2PID控制器概述

 

9.3P控制

 

9.4PD控制

 

9.5I控制

 

9.6PI控制

 

9.7PID控制

 

第10章控制系统的典型输入信号时域分析

 

10.1控制系统时域分析法

 

10.2控制系统时域分析使用的函数

 

10.2.1step函数

 

10.2.2initial函数

 

10.2.3impulse函数

 

10.2.4lsim函数

 

 

第11章MATLAB控制系统的综合实例

 

11.1MATLAB在积分方程中的应用

 

11.2MATLAB在微分方程中的应用

 

11.3MATLAB/Simulink在机电系统中的应用

 

11.4MATLAB/Simulink在时域分析中的应用

 

11.5MATLAB/Simulink在根轨迹分析中的应用

 

第12章控制系统数学模型的MATLAB实现

 

12.1连续系统

 

12.2离散系统

 

12.3与数学模型相关的MATLAB函数

 

12.3.1传递模型的函数

 

12.3.2零极点模型函数

 

12.3.3状态空间模型函数

 

 

第13章控制系统的暂态特性和稳态特性

 

13.1典型输入信号实例

 

13.2时域分析的基本概念

 

13.2.1动态过程与动态性能

 

13.2.2稳态过程与稳态性能

 

13.2.3控制系统的稳定性

 

13.3线性系统时域响应求法

 

13.4二阶系统

 

13.4.1二阶系统的单位脉冲响应

 

13.4.2二阶系统的单位阶跃响应

 

第14章频域分析的MATLAB函数实现

 

14.1频域分析的概念

 

14.2频域分析的MATLAB函数

 

14.2.1allmargin函数

 

14.2.2nyquist函数

 

14.2.3bode函数

 

14.2.4bodemag函数

 

14.2.5nichols函数

 

14.2.6ngrid函数

 

14.2.7margin函数

 

第15章MATLAB函数实现的状态空间分析

 

15.1状态空间的MATLAB实现

 

15.1.1ctrb函数

 

15.1.2ctrbf函数

 

15.1.3obsv函数

 

15.1.4obsvf函数

 

15.2系统状态反馈与状态观测器

 

15.2.1极点配置

 

15.2.2状态观测器

 

第16章鲁棒控制系统设计的MATLAB实现

 

16.1鲁棒控制简介

 

16.2鲁棒控制系统的MATLAB实现

 

第17章借助根轨迹曲线对控制系统进行校正

 

17.1其他几种根轨迹形式

 

17.2根轨迹对系统暂态特性的分析

 

17.3控制系统的根轨迹校正法

 

17.3.1根轨迹法超前校正

 

17.3.2根轨迹法滞后校正

 

17.4根轨迹的设计工具

 

第18章控制系统频域响应校正分析

 

18.1频域响应校正法

 

18.2频域法的串联超前校正

 

18.3频域法的串联滞后校正

 

18.4频域串联滞后超前校正

 

18.5反馈校正

 

第19章PID控制器参数整定

 

19.1ZieglerNichols整定法

 

19.2一般数学模型拟合成带延时的惯性环节

 

19.3CohenCoon整定法

 

19.4误差积分指标最优校正

 

第20章模型预测控制的实际应用

 

20.1模型预测控制的应用

 

20.1.1直流伺服控制器设计

 

20.1.2直流伺服控制器的MATLAB实现

 

20.2控制系统的实际应用

 

20.2.1PID控制器应用示例

 

20.2.2非线性控制系统应用示例

 

第21章系统模型间转换的MATLAB实现

 

21.1系统模型间转换

 

21.1.1tf2ss函数

 

21.1.2ss2tf函数

 

21.1.3tf2zp函数

 

21.1.4zp2tf函数

 

21.1.5zp2ss函数

 

21.1.6ss2zp函数

 

21.2系统模型连接方式

 

第22章自动控制实际系统的分析设计

 

22.1传递函数模型分析

 

22.2传递函数模型的MATLAB实现

 

22.3状态空间模型分析

 

22.4状态空间模型的MATLAB实现

 

22.5零极点增益模型分析

 

22.6零极点增益模型的MATLAB实现

 

第23章MATLAB控制系统的频率特性

 

23.1频率特性的表示法

 

23.2典型环节的Nyquist图

 

23.2.1比例环节

 

23.2.2惯性环节

 

23.2.3积分环节

 

23.2.4微分环节

 

23.2.5一阶微分环节

 

23.2.6振荡环节

 

23.3典型环节的Bode图

 

23.3.1比例环节

 

23.3.2积分环节

 

23.3.3微分环节

 

23.3.4惯性环节

 

23.3.5一阶微分环节

 

23.3.6振荡环节

 

23.3.7二阶微分环节

 

第24章离散控制系统的稳定性分析

 

24.1离散系统的时域数学模型

 

24.2离散系统的频域数学模型

 

24.2.1c2d函数

 

24.2.2d2c函数

 

24.2.3d2d函数

 

24.2.4upsample函数

 

24.3离散控制系统分析

 

24.3.1离散控制系统的稳定性

 

24.3.2采样周期与开环增益对稳定性的影响

 

第25章线性二次型高斯最优控制的MATLAB实现

 

25.1LQG最优控制概述

 

25.2LQG最优控制的MATLAB实现

 

25.2.1reg函数

 

25.2.2lqg函数

 

25.2.3lqgreg函数

 

第26章MATLAB函数直接绘制系统的根轨迹

 

26.1根轨迹的概述

 

26.2二阶系统的根轨迹分析

 

26.3MATLAB中与根轨迹相关的函数

 

26.3.1pzmap函数

 

26.3.2rlocus函数

 

26.3.3rlocfind函数

 

26.3.4sgrid函数

 

26.3.5zgrid函数

 

26.3.6damp函数

 

第27章可控性与可观性的MATLAB实现

 

27.1可控性与可观性

 

27.2状态可控性

 

27.3状态可观性

 

27.4可控性和可观性的实现

 

27.4.1可控标准型

 

27.4.2可观标准型

 

第28章系统稳态误差分析的MATLAB实现

 

28.1系统误差分析与计算

 

28.2MATLAB LTI Viewer稳定性判定实例

 

第29章频域稳定性分析

 

29.1Nyquist稳定判据

 

29.2稳定裕度

 

29.2.1相对稳定性

 

29.2.2增益裕度

 

29.2.3相角裕度

 

第30章控制系统工程应用实例

 

30.1MATLAB在频域响应中的应用

 

30.2MATLAB/Simulink在状态空间中的应用

 

30.3MATLAB在PID控制器设计中的应用

 

第31章变换矩阵与状态空间表达式

 

31.1非唯一性与特征不变性

 

31.2标准型

 

31.2.1对角规范型

 

31.2.2约当规范型

 

第32章高阶系统的时域分析

 

32.1高阶系统

 

32.2时域分析的MATLAB实现

 

32.2.1step函数

 

32.2.2dcgain函数

 

32.2.3impulse函数

 

32.2.4initial函数

 

32.2.5lsim函数

 

32.3MATLAB图形化时域分析

 

第33章控制系统稳定性判定的MATLAB实现

 

33.1方程特征根判定稳定性

 

33.2LienardChipard判据判定系统稳定性

 

33.3根轨迹法判定稳定性

 

33.4传递函数极点法判定系统稳定性

 

33.5李亚普诺夫第二法判定系统稳定性

 

33.6频率法判定系统稳定性

 

33.6.1Bode图判定系统稳定性

 

33.6.2Nyquist曲线判定系统稳定性

 

第34章设计kalman滤波器最优状态估计器

 

34.1kalman函数

 

34.2lqi函数

 

34.3estim函数

 

第35章闭环比值与解耦控制系统分析

 

35.1闭环比值控制系统

 

35.1.1单闭环比值控制系统

 

35.1.2双闭环比值控制系统

 

35.2解耦控制系统

 

35.2.1前馈补偿解耦控制

 

35.2.2反馈补偿解耦控制

 

附录AMATLAB R2016a安装说明

 

参考文献

 

 

 

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