控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

第一章　概述                  
 1. 1　控制系統(tǒng)簡介                  
 1. 1. 1　控制理論的發(fā)展                  
 1. 1. 2　經(jīng)典控制理論                  
 1. 1. 3　現(xiàn)代控制理論                  
 1. 1. 4　控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)                  
 1. 2  MATLAB 6. X中的控制產(chǎn)品集                  
 1. 2. 1　概述                  
 1. 2. 2　控制系統(tǒng)工具箱簡介                  
 1. 2. 3  Simulink 4. 1產(chǎn)品介紹                  
 1. 2. 4　其它控制相關(guān)產(chǎn)品                  
 1. 2. 5　MATLAB 6. X開發(fā)控制系統(tǒng)流程                  
 1. 3　數(shù)學(xué)準(zhǔn)備                  
 1. 3. 1　微分方程的求解                  
 1. 3. 2　差分方程的解                  
 1. 3. 3　矩陣代數(shù)與矩陣運(yùn)算                  
 習(xí)題                  
 第二章　控制系統(tǒng)的時(shí)域和頒域描述                  
 2. 1　狀態(tài)方程與時(shí)域描述                  
 2. 1. 1　控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述                  
 2. 1. 2　狀態(tài)方程的創(chuàng)建                  
 2. 1. 3　非線性系統(tǒng)的線性化                  
 2. 1. 4　線性系統(tǒng)的解析解                  
 2. 1. 5　線性系統(tǒng)的離散化                  
 2. 1. 6　狀態(tài)方程的數(shù)值積分                  
 2. 1. 7　實(shí)例                  
 2. 2　傳遞函數(shù)與頻域描述                  
 2. 2. 1　線性系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系                  
 2. 2. 2　Laplace變換                  
 2. 2. 3  Laplace反變換                  
 2. 2. 4　微分方程的解                  
 2. 2. 5　卷積                  
 2. 2. 6　Laplace變換與狀態(tài)方程                  
 2. 2. 7　系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣與方框圖實(shí)現(xiàn)                  
 2. 2. 8　系統(tǒng)的頻域仿真                  
 2. 2. 9　Z變換與離散系統(tǒng)習(xí)題                  
 第三章　控制系統(tǒng)建模                  
 3. 1　簡單機(jī)械系統(tǒng)的建模                  
 3. 1. 1　彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的建模                  
 3. 1. 2　摩托車緩沖系統(tǒng)的建模                  
 3. 2　簡單流體系統(tǒng)的建模                  
 3. 2. 1　單個(gè)蓄水槽的動(dòng)態(tài)模型                  
 3. 2. 2　雙蓄水槽系統(tǒng)的模型建立                  
 3. 3　永磁體直流電機(jī)的建模                  
 3. 3. 1　物理描述                  
 3. 3. 2　數(shù)學(xué)模型                  
 3. 3. 3　仿真分析                  
 3. 4　光源跟蹤伺服系統(tǒng)的建模與系統(tǒng)分析                  
 3. 4. 1　物理模型                  
 3. 4. 2　數(shù)學(xué)模型                  
 3. 4. 3　仿真分析                  
 習(xí)題                  
 第四章　控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真                  
 4. 1　系統(tǒng)建模與仿真框圖的創(chuàng)建                  
 4. 1. 1　問題描述                  
 4. 1. 2　物理模型                  
 4. 1. 3　時(shí)域仿真                  
 4. 1. 4　模型轉(zhuǎn)換                  
 4. 1. 5　留數(shù)定理                  
 4. 1. 6　頻域仿真                  
 4. 1. 7　仿真框圖及系統(tǒng)建立                  
 4. 2　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)                  
 4. 2. 1　經(jīng)典比例控制器                  
 4. 2. 2　狀態(tài)反饋控制器                  
 4. 2. 3　完全可控性                  
 4. 2. 4　極點(diǎn)配置                  
 4. 2. 5　帶全觀測器的狀態(tài)反饋控制                  
 4. 2. 6　完全可觀性                  
 4. 2. 7　觀測器增益的確定                  
 4. 2. 8　對偶系統(tǒng)                  
 4. 3　控制系統(tǒng)的時(shí)域仿真                  
 4. 3. 1　經(jīng)典比例控制器設(shè)計(jì)                  
 4. 3. 2　狀態(tài)反饋控制器                  
 4. 3. 3　混合控制器                  
 4. 3. 4　參考輸入增益的調(diào)整                  
 4. 4　實(shí)例：倒擺系統(tǒng)的建模與仿真                  
 4. 4. 1　引言                  
 4. 4. 2　基本方程                  
 4. 4. 3　非線性狀態(tài)方程描述                  
 4. 4. 4　線性狀態(tài)方程描述                  
 4. 4. 5　倒擺系統(tǒng)的MATLAB仿真                  
 4. 4. 6　仿真程序源代碼                  
 習(xí)題                  
 第五章　LTI系統(tǒng)的MATLAB輔助設(shè)計(jì)與仿真                  
 5. 1　控制系統(tǒng)工具箱的使用                  
 5. 1. 1  創(chuàng)建LTI模型對象                  
 5. 1. 2　設(shè)置LTI對象的屬性                  
 5. 1. 3　LTI模型之間的相互轉(zhuǎn)換                  
 5. 1. 4  Simulink中的LTI系統(tǒng)模塊                  
 5. 1. 5　LTI模型的運(yùn)算                  
 5. 1. 6　系統(tǒng)分析工具                  
 5. 1. 7　模型屬性的分析                  
 5. 2　LTI模型數(shù)組                  
 5. 2. 1　基本概念                  
 5. 2. 2　LTI數(shù)組的維數(shù)和形狀                  
 5. 2. 3　創(chuàng)建LTI數(shù)組                  
 5. 2. 4　LTI數(shù)組的下標(biāo)運(yùn)用                  
 5. 2. 5  LTI數(shù)組的相關(guān)運(yùn)算                  
 5. 3　LTI系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的圖形操作環(huán)境                  
 5. 3. 1  LTI觀測器（LTI Viewer）                  
 5. 3. 2  SISO系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具（SISO Design Tool）                  
 5. 4　LTI控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例                  
 5. 4. 1  LQG調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)                  
 5. 4. 2  Kalman濾波器的設(shè)計(jì)                  
 習(xí)題                  
 第六章　魯棒控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真                  
 6. 1　魯棒控制工具箱介紹                  
 6. 1. 1　魯棒控制工具箱簡介                  
 6. 1. 2　系統(tǒng)的分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示                  
 6. 2　魯棒控制系統(tǒng)概述                  
 6. 2. 1　奇異值. H2和H∞范數(shù)                  
 6. 2. 2　標(biāo)準(zhǔn)的魯棒控制問題                  
 6. 2. 3　結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)不確定性                  
 6. 2. 4　魯棒控制分析                  
 6. 2. 5　系統(tǒng)魯捧分析                  
 6. 3　魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法                  
 6. 3. 1　概述                  
 6. 3. 2　H2和H∞設(shè)計(jì)方法                  
 6. 3. 3　奇異值回路設(shè)計(jì)：混合靈敏方法                  
 6. 3. 4　u綜合問題                  
 6. 3. 5　雙線性變換與魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)                  
 6. 4　魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例                  
 6. 4. 1　二階系統(tǒng)的經(jīng)典回路設(shè)計(jì)與H∞綜合                  
 6. 4. 2　雙積分系統(tǒng)的H∞魯棒設(shè)計(jì)                  
 6. 4. 3　彈簧振動(dòng)系統(tǒng)的雙線性變換與H∞魯棒控制                  
 6. 4. 4　彈簧振動(dòng)系統(tǒng)魯棒控制器的u綜合方法                  
 習(xí)題                  
 第七章　模型預(yù)測控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)                  
 7. 1　模型預(yù)測控制工具箱概述                  
 7. 2　基于階躍響應(yīng)的模型預(yù)測控制                  
 7. 2. 1　階躍響應(yīng)模型                  
 7. 2. 2　模型辨識(shí)                  
 7. 2. 3　無約束模型預(yù)測控制                  
 7. 2. 4　閉環(huán)回路分析                  
 7. 2. 5　有約束的模型預(yù)測控制                  
 7. 3　基于狀態(tài)空間模型的模型預(yù)測控制                  
 7. 3. 1　MPC表示的狀態(tài)空間模型                  
 7. 3. 2　基于狀態(tài)空間模型的無約束MPC設(shè)計(jì)                  
 7. 3. 3　基于狀態(tài)空間模型的有約束MPC設(shè)計(jì)                  
 習(xí)題                  
 第八章　控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例                  
 8. 1　汽車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)                  
 8. 1. 1　問題提出                  
 8. 1. 2　模型描述                  
 8. 1. 3　PID控制器設(shè)計(jì)                  
 8. 1. 4　根軌跡設(shè)計(jì)方法                  
 8. 2　蹺蹺板控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)                  
 8. 2. 1　系統(tǒng)模型                  
 8. 2. 2　全狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)                  
 8. 2. 3　數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)                  
 8. 3　直流（DC）電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)                  
 8. 3. 1　問題描述                  
 8. 3. 2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)                  
 8. 4　電磁驅(qū)動(dòng)水壓伺服機(jī)構(gòu)的根軌跡設(shè)計(jì)                  
 8. 4. 1　問題描述                  
 8. 4. 2　打開SISO設(shè)計(jì)工具                  
 8. 4. 3　增大系統(tǒng)的增益                  
 8. 4. 4　增加控制器的零極點(diǎn)                  
 8. 4. 5　系統(tǒng)的阻尼比約束                  
 習(xí)題                  
 附錄A  MATLAB 6. X常用命令                  
 A. 1　基本命令                  
 A. 2　常用函數(shù)                  
 A. 3　控制工具箱函數(shù)                  
 附錄B  MathWorks Release 12. 1的新特點(diǎn)                  
 B. 1  Release 12. 1版本中的新產(chǎn)品                  
 B. 1. 1　Release 12. 1中的全新產(chǎn)品                  
 B. 1. 2  Release 12. 1中產(chǎn)品的更新                  
 B. 2  MATLAB 6. 1新特性                  
 B. 3　Simulink 4. 1新特性                  
 附錄C　各章習(xí)題答案                  
 參考文獻(xiàn)