机电控制系统建模仿真与设计PDF电子书下载

查看更多关于的内容

第1章 概述 1

1.1 控制系统研究分析方法 1

1.1.1 解析法 1

1.1.2 实验法 1

1.1.3 仿真实验法 3

1.2 系统仿真的基本知识 4

1.2.1 系统与模型 4

1.2.2 系统仿真的分类 6

1.2.3 系统仿真的原则 7

1.2.4 控制系统数字仿真的主要内容与过程 9

1.3 仿真技术的应用与发展 10

1.3.1 系统仿真技术的应用实例 10

1.3.2 系统仿真的作用和意义 10

1.3.3 仿真技术的发展趋势 11

1.4 控制系统仿真软件 12

1.4.1 MATLAB与Simulink 12

1.4.2 MATLAB与其他软件的联合仿真 13

1.4.3 半实物仿真系统 15

1.5 本章小结 16

习题 16

第2章 MATLAB语言基础 18

2.1 MATLAB的基本操作 18

2.1.1 MATLAB的工作空间 19

2.1.2 MATLAB的命令窗口 19

2.1.3 MATLAB的工作目录 20

2.1.4 MATLAB的帮助 20

2.2 MATLAB的数值计算 23

2.2.1 变量与常量 23

2.2.2 数据结构 25

2.2.3 基本计算功能 29

2.3 矩阵操作与运算 31

2.3.1 矩阵的生成 31

2.3.2 矩阵的基本操作 33

2.3.3 矩阵运算 35

2.3.4 矩阵函数 36

2.4 多项式运算 38

2.5 符号运算 40

2.6 其他运算 43

2.6.1 关系运算 43

2.6.2 逻辑运算 43

2.7 MATLAB语言程序设计 44

2.7.1 M文件编辑器 44

2.7.2 程序结构流程 46

2.7.3 M文件编程 49

2.8 MATLBA的图形绘制 51

2.8.1 二维图形绘制 51

2.8.2 三维图形绘制 63

2.8.3 图形的输出 64

2.9 本章小结 65

习题 65

第3章 Simulink基础与应用 67

3.1 Simulink基本操作 67

3.1.1 Simulink介绍 67

3.1.2 Simulink启动与基本操作 68

3.1.3 Simulink的帮助与学习系统 68

3.1.4 Simulink的工作原理 72

3.2 Simulink模型的建立 73

3.2.1 Simulink模块库 73

3.2.2 模型的搭建 78

3.3 Simulink仿真 82

3.3.1 仿真设置 82

3.3.2 仿真运行 87

3.4 子系统与模块封装 94

3.4.1 模型子系统 94

3.4.2 子系统封装 95

3.5 S－函数的设计与应用 98

3.5.1 S－函数简介 98

3.5.2 S－函数的工作原理 99

3.5.3 S－函数的编写 101

3.5.4 S－函数的应用 111

3.6 Simulink中硬件板卡的使用 117

3.6.1 Data Acquisition Toolbox工具箱 117

3.6.2 应用示例 118

3.7 实时仿真系统的搭建 120

3.7.1 桌面实时系统Simulink Desktop Real-Time 121

3.7.2 高实时性的实时仿真系统Simulink Real-Time 124

3.8 本章小结 128

习题 128

第4章 控制系统的数学描述 130

4.1 连续系统的数学描述 130

4.1.1 微分方程描述 130

4.1.2 传递函数描述 131

4.1.3 零极点增益描述 134

4.1.4 部分分式描述 135

4.1.5 状态空间描述 135

4.2 离散系统的数学描述 137

4.2.1 差分方程描述 137

4.2.2 z传函描述 138

4.2.3 离散状态方程描述 139

4.3 系统模型转换及连接 140

4.3.1 描述模型的转换 140

4.3.2 传递函数描述模型的简化与连接 146

4.4 本章小结 151

习题 151

第5章 机电控制系统的建模 152

5.1 机械结构 152

5.1.1 减速机 152

5.1.2 丝杠 156

5.1.3 联轴器 158

5.1.4 机械传动中的非线性 158

5.2 电动执行机构 161

5.2.1 直流伺服电机 161

5.2.2 步进电机 164

5.2.3 高压交流永磁式伺服电机 168

5.3 液动执行机构 170

5.3.1 电液伺服阀 170

5.3.2 液压缸及液压马达 172

5.4 复杂运动系统的机理建模 174

5.4.1 基本概念 174

5.4.2 运动学分析 175

5.4.3 动力学分析 181

5.5 机电控制系统的统计建模 187

5.5.1 激励信号的设计 187

5.5.2 阶跃响应建模法 191

5.5.3 频率响应建模法 193

5.5.4 最小二乘建模法 196

5.6 本章小结 199

习题 200

第6章 控制系统分析 202

6.1 时域分析 202

6.1.1 时域分析基础 202

6.1.2 时域下的主要性能指标 203

6.1.3 线性系统的时域分析 203

6.1.4 阶跃响应性能指标的求取 212

6.1.5 稳定性分析 215

6.1.6 LTI Viewer在时域分析中的应用 217

6.2 根轨迹分析 220

6.2.1 根轨迹基础 220

6.2.2 MATLAB相关的根轨迹分析工具 221

6.2.3 根轨迹分析工具 223

6.3 频域分析 225

6.3.1 频域分析的基本概念 225

6.3.2 频域下的特性分析 226

6.3.3 MATLAB相关的频域分析工具 228

6.4 状态空间分析 232

6.4.1 状态空间的基本概念 232

6.4.2 可控可观性分析 234

6.4.3 线性系统稳定性分析 236

6.4.4 李雅普诺夫稳定性分析 237

6.5 本章小结 241

习题 241

第7章 控制器设计与仿真 243

7.1 控制系统数字仿真的实现 243

7.1.1 常微分方程数值求解的基本概念 243

7.1.2 常微分方程数值解的基本方法 244

7.1.3 龙格－库塔法求解常微分方程 245

7.1.4 数值积分算法的基本分析 247

7.1.5 面向简单结构图的数字仿真 252

7.2 PID控制器的设计 255

7.2.1 连续PID控制器设计与仿真 256

7.2.2 离散PID控制器设计与仿真 257

7.2.3 PID控制器积分与微分的处理 261

7.2.4 常规的PID控制器参数整定 264

7.2.5 最优性能指标整定方法 268

7.2.6 迭代反馈整定 272

7.2.7 极值搜索算法控制器参数整定 277

7.3 自抗扰控制器的设计 282

7.3.1 自抗扰控制器的结构 282

7.3.2 自抗扰控制器的实现 286

7.3.3 ADRC的S－函数 288

7.4 基于状态空间模型的控制器设计 292

7.4.1 状态反馈 292

7.4.2 极点配置 292

7.4.3 状态观测器 295

7.4.4 线性二次型指标最优控制器设计 297

7.5 本章小结 299

习题 299

参考文献 301

查看更多关于的内容