控制系統計算機仿真

《控制系統計算機仿真》包括概述、數字仿真的基本方法、參數優化技術和仿真應用4部分內容，共6章。第一部分介紹控制系統計算機仿真的基本概念、仿真研究的步驟、控制系統仿真的數學模型和仿真軟件；第二部分介紹連續控制系統和採樣控制系統數字仿真的一些通用基本方法；第三部分介紹控制系統的參數優化技術及其應用；第四部分介紹仿真建模和仿真工程應用實例。《新編電氣與電子信息類本科規劃教材：控制系統計算機仿真》可以作為高等院校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等專業本科生的教材，也可供相關領域的工程技術人員參考。 ^[1] 

第1章　緒論

1.1　計算機仿真的基本概念

1.1.1　系統

1.1.2　模型

1.1.3　仿真

1.2　計算機仿真研究的步驟

1.3　計算機仿真的特點

1.3.1　仿真的試驗性質

1.3.2　仿真法與解析法

1.4　計算機仿真的應用和發展

1.4.1　計算機仿真應用的類型

1.4.2　計算機仿真的優點

1.4.3　計算機仿真的發展與現狀

1.5　控制系統仿真的數學模型

1.5.1　連續時間系統的數學模型

1.5.2　離散時間系統的數學模型

1.5.3　採樣控制系統的數學模型

1.6　數字仿真軟件簡介

1.6.1　數字仿真軟件的主要功能與基本結構

1.6.2　MATLAB/Simulink仿真環境

小結

思考題與習題

第2章　連續系統數字仿真的基本算法

2.1　數值積分算法

2.1.1　數值積分算法的基本原理

2.1.2　歐拉法

2.1.3　龍格一庫塔法

2.1.4　微分方程數值積分的矩陣分析

2.2　數值積分算法的基本分析

2.2.1　單步法和多步法

2.2.2　顯式算法和隱式算法

2.2.3　截斷誤差和舍入誤差

2.2.4　數值積分算法的計算穩定性

2.2.5　數值積分算法的計算精度、速度、穩定性與步長的關係

2.2.6　數值積分算法的選擇原則

2.2.7　誤差估計與步長控制

2.2.8　數值積分算法仿真實例

2.3　連續系統仿真的離散相似算法

2.3.1　時域離散相似算法的基本概念

2.3.2　時域離散化模型的推導

2.3.3　時域離散化模型的特性分析

2.3.4　時域離散算法仿真實例

2.4　常用快速數字仿真算法

2.4.1　仿真中對快速性的需求

2.4.2　相匹配原理

2.4.3　替換法

2.4.4　根匹配法

2.5　實時數字仿真算法

2.5.1　實時數字仿真的概念

2.5.2　實時數字仿真算法的特性

2.5.3　常用的實時數字仿真算法

小結

思考題與習題

第3章　採樣控制系統的數字仿真

3.1　採樣控制系統數字仿真概述

3.1.1　採樣控制系統及其特點

3.1.2　採樣控制系統仿真的特殊問題

3.2　採樣控制系統數字仿真的一般方法

3.2.1　差分方程遞推求解法

3.2.2　採用雙重循環方法對離散部分和連續部分分別計算

3.3　MATLAB在採樣控制系統數字仿真中的應用

3.3.1　應用MATLAB函數求採樣系統的時域響應

3.3.2　基於simulink的採樣控制系統仿真

小結

思考題與習題

第4章　控制系統優化設計與仿真

4.1　控制系統參數優化的基本概念

4.1.1　兩類優化問題

4.1.2　問題的提法及專用名詞

4.1.3　尋優途徑及優化方法的評價

4.1.4　控制系統優化設計中目標函數的構成

4.1.5　數字仿真在優化設計中的作用

4.2　單純形法

4.2.1　單純形法原理

4.2.2　單純形的構成

4.2.3　改進單純形法

4.3　控制系統參數優化設計的實例

4.3.1　電機電壓控制系統的數學模型

4.3.2　兩種尋優參照對象

4.3.3　尋優程序與Simulink模型之間的信息傳遞

4.3.4　仿真運行與結果分析

小結

思考題與習題

第5章　控制系統的仿真建模

5.1　問題的描述與模型的定義

5.2　控制系統模型的建立

5.2.1　建模要求和原則

5.2.2　建模過程的信息源

5.2.3　建模方法

5.2.4　最小二乘參數估計

5.2.5　模型的階次辨識

5.2.6　控制系統仿真建模的步驟

5.3　控制系統模型的確認和修改

5.4　控制系統仿真建模的實例

5.4.1　機理建模法

5.4.2　試驗方法

5.4.3　基於MATLAB的系統模型估計

小結

思考題與習題

第6章　仿真的工程應用實例

6.1　旋轉式倒立擺系統的建模與仿真

6.1.1　旋轉式倒立擺系統簡介

6.1.2　倒立擺的建模與線性化

6.1.3　仿真運行與結果分析

6.2　直流電機雙閉環調速系統的參數仿真優化

6.2.1　系統模型

6.2.2　仿真運行

6.2.3　結果分析

6.3　苯乙烯本體聚合的動力學仿真

6.3.1　系統建模

6.3.2　仿真運行

6.3.3　結果分析

小結

思考題與習題

附錄A　改進單純形法的MATLAB程序

附錄B　苯乙烯本體聚合動力學仿真的MATLAB程序

參考文獻