先进PID控制MATLAB仿真
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作者刘金琨编著
出版社电子工业出版社
ISBN9787121452956
出版时间2023-04
装帧平装
开本其他
定价169元
货号12308895
上书时间2024-12-08
商品详情
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作者简介
刘金琨，辽宁人，1965年生。分别于1989年7月、1994年3月和1997年3月获东北大学工学学士、工学硕士和工学博士学位。1997年3月至1998年12月在浙江大学工业控制技术研究所从事博士后研究工作。1999年1月至1999年7月在香港科技大学从事合作研究。1999年11月至今在北京航空航天大学自动化学院从事教学与科研工作，现任教授、博士生导师。主讲“智能控制”、“优选控制系统设计”和“系统辨识”等课程。研究方向为控制理论与应用。自从从事研究工作以来，主持国家自然基金等科研项目10余项，发表学术论文100余篇。曾出版《智能控制》《机器人控制系统的设计与MATLAB仿真》《滑模变结构控制MATLAB仿真》《RBF神经网络自适应控制MATLAB仿真》《系统辨识》和《微分器设计与应用——信号滤波与求导》等。
目录
第1章基本的PID控制
1.1PID控制原理
1.2连续系统的PID仿真
1.2.1基本的PID控制
1.2.2线性时变系统的PID控制
1.3数字PID控制
1.3.1位置式PID控制算法
1.3.2连续系统的数字PID控制算法
1.3.3离散系统的数字PID控制算法
1.3.4增量式PID控制算法
1.3.5积分分离PID控制算法
1.3.6抗积分饱和PID控制算法
1.3.7梯形积分PID控制算法
1.3.8变速积分PID控制算法
1.3.9带滤波器的PID控制算法
1.3.10不接近微分PID控制算法
1.3.11微分先行PID控制算法
1.3.12带死区的PID控制算法
1.3.13基于前馈补偿的PID控制算法
1.3.14步进式PID控制算法
1.3.15PID控制的方波响应
1.3.16基于卡尔曼滤波器的PID控制算法
1.4S函数介绍
1.4.1S函数简介
1.4.2S函数使用步骤
1.4.3S函数的基本功能及重要参数设定
1.4.4实例说明
1.5PID研究新进展
参考文献
第2章PID控制器的整定
2.1概述
2.2基于响应曲线法的PID整定
2.2.1基本原理
2.2.2仿真实例
2.3基于Ziegler-Nichols的频域响应PID整定
2.3.1连续Ziegler-Nichols方法的PID整定
2.3.2仿真实例
2.3.3离散Ziegler-Nichols方法的PID整定
2.3.4仿真实例
2.4基于频域分析的PD整定
2.4.1基本原理
2.4.2仿真实例
2.5基于相位裕度整定的PI控制
2.5.1基本原理
2.5.2仿真实例
2.6基于极点配置的稳定PD控制
2.6.1基本原理
2.6.2仿真实例
2.7基于临界比例度法的PID整定
2.7.1基本原理
2.7.2仿真实例
2.8一类非线性整定的PID控制
2.8.1基本原理
2.8.2仿真实例
2.9基于优化函数的PID整定
2.9.1基本原理
2.9.2仿真实例
2.10基于NCD优化的PID整定
2.10.1基本原理
2.10.2仿真实例
2.11基于NCD与优化函数结合的PID整定
2.11.1基本原理
2.11.2仿真实例
2.12传递函数的频域测试
2.12.1基本原理
2.12.2仿真实例
参考文献
第3章时滞系统的PID控制
3.1单回路PID控制系统
3.2串级PID控制
3.2.1串级PID控制原理
3.2.2仿真实例
3.3纯滞后系统的大林控制算法
3.3.1大林控制算法原理
3.3.2仿真实例
3.4纯滞后系统的Smith控制算法
3.4.1连续Smith预估控制
3.4.2仿真实例
3.4.3数字Smith预估控制
3.4.4仿真实例
参考文献
第4章基于微分器的PID控制
4.1基于全程快速微分器的PD控制
4.1.1全程快速微分器
4.1.2仿真实例
4.2基于Levant微分器的PID控制
4.2.1Levant微分器
4.2.2仿真实例
参考文献
第5章基于观测器的PID控制
5.1基于慢干扰观测器补偿的PID控制
5.1.1系统描述
5.1.2观测器设计
5.1.3仿真实例
5.2基于指数收敛干扰观测器的PID控制
5.2.1系统描述
5.2.2指数收敛干扰观测器的问题提出
5.2.3指数收敛干扰观测器的设计
5.2.4PID控制器的设计及分析
5.2.5仿真实例
5.3基于名义模型干扰观测器的PID控制
5.3.1干扰观测器基本原理
5.3.2干扰观测器的性能分析
5.3.3干扰观测器鲁棒稳定性
5.3.4低通滤波器Q（s）的设计
5.3.5仿真实例
5.4基于扩张观测器的PID控制
5.4.1扩张观测器的设计
5.4.2扩张观测器的分析
5.4.3仿真实例
5.5基于输出延迟观测器的PID控制
5.5.1系统描述
5.5.2输出延迟观测器的设计
5.5.3仿真实例
5.6基于鲁棒观测器的PD控制
5.6.1系统描述
5.6.2鲁棒观测器的设计
5.6.3鲁棒观测器收敛性分析
5.6.4仿真实例
参考文献
第6章自抗扰控制器及其PID控制
6.1非线性跟踪微分器
6.1.1微分器描述
6.1.2仿真实例
6.2安排过渡过程及PID控制
6.2.1安排过渡过程
6.2.2仿真实例
6.3基于非线性扩张观测器的PID控制
6.3.1系统描述
6.3.2非线性扩张观测器
6.3.3仿真实例
6.4非线性PID控制
6.4.1非线性PID控制算法
6.4.2仿真实例
6.5自抗扰控制
6.5.1自抗扰控制结构
6.5.2仿真实例
参考文献
第7章PD鲁棒自适应控制
7.1稳定的PD控制算法
7.1.1问题的提出
7.1.2PD控制律的设计
7.1.3仿真实例
7.2基于模型的PI鲁棒控制
7.2.1问题的提出
7.2.2PD控制律的设计
7.2.3稳定性分析
7.2.4仿真实例
7.3基于名义模型的机械手PI鲁棒控制
7.3.1问题的提出
7.3.2鲁棒控制律的设计
7.3.3稳定性分析
7.3.4仿真实例
7.4基于Anti-windup的PID控制
7.4.1Anti-windup基本原理
7.4.2一种Anti-windup的PID控制算法
7.4.3仿真实例
7.5基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制
7.5.1问题描述
7.5.2控制律的设计与分析
7.5.3仿真实例
参考文献
第8章模糊PD控制和专家PID控制
8.1倒立摆稳定的PD控制
8.1.1系统描述
8.1.2控制律设计
8.1.3仿真实例
8.2基于自适应模糊补偿的倒立摆PD控制
8.2.1问题描述
8.2.2自适应模糊控制器设计与分析
8.2.3稳定性分析
8.2.4仿真实例
8.3基于模糊规则表的模糊PD控制
8.3.1基本原理
8.3.2仿真实例
8.4模糊自适应整定PID控制
8.4.1模糊自适应整定PID控制原理
8.4.2仿真实例
8.5专家PID控制
8.5.1专家PID控制原理
8.5.2仿真实例
参考文献
第9章神经网络PID控制
9.1基于单神经元网络的PID智能控制
9.1.1几种典型的学习规则
9.1.2单神经元自适应PID控制
9.1.3改进的单神经元自适应PID控制
9.1.4仿真实例
9.2基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID控制
9.2.1控制律的设计
9.2.2仿真实例
9.3基于自适应神经网络补偿的PD控制
9.3.1问题描述
9.3.2自适应神经网络设计与分析
9.3.3仿真实例
参考文献
第10章基于差分进化的PID控制
10.1差分进化算法的基本原理
10.1.1差分进化算法的提出
10.1.2标准差分进化算法
10.1.3差分进化算法的基本流程
10.1.4差分进化算法的参数设置
10.2基于差分进化算法的函数优化
10.3基于差分进化整定的PD控制
10.3.1基本原理
10.3.2基于差分进化的PD整定
10.4基于摩擦模型辨识和补偿的PD控制
10.4.1摩擦模型的在线参数辨识
10.4.2仿真实例
10.5基于很优轨迹规划的PID控制
10.5.1问题的提出
10.5.2一个简单的样条插值实例
10.5.3很优轨迹的设计
10.5.4很优轨迹的优化
10.5.5仿真实例
参考文献
第11章伺服系统PID控制
11.1基于LuGre摩擦模型的PID控制
11.1.1伺服系统的摩擦现象
11.1.2伺服系统的LuGre摩擦模型
11.1.3仿真实例
11.2基于Stribeck摩擦模型的PID控制
11.2.1Stribeck摩擦模型描述
11.2.2一个典型伺服系统描述
11.2.3仿真实例
11.3伺服系统三环的PID控制
11.3.1伺服系统三环的PID控制原理
11.3.2仿真实例
11.4二质量伺服系统的PID控制
11.4.1二质量伺服系统的PID控制原理
11.4.2仿真实例
11.5伺服系统的模拟PD+数字前馈控制
11.5.1伺服系统的模拟PD+数字前馈控制原理
11.5.2仿真实例
参考文献
第12章迭代学习PID控制
12.1迭代学习控制方法介绍
12.2迭代学习控制基本原理
12.3基本的迭代学习控制算法
12.4基于PID型的迭代学习控制
12.4.1系统描述
12.4.2控制器设计
12.4.3仿真实例
参考文献
第13章挠性及奇异摄动系统的PD控制
13.1基于输入成型的挠性机械系统PD控制
13.1.1系统描述
13.1.2控制器设计
13.1.3输入成型器基本原理
13.1.4仿真实例
13.2基于奇异摄动理论的P控制
13.2.1问题描述
13.2.2模型分解
13.2.3控制律设计
13.2.4仿真实例
13.3柔性机械臂的偏微分方程动力学建模
13.3.1柔性机械臂的控制问题
13.3.2柔性机械臂的偏微分方程建模
13.4柔性机械臂分布式参数边界控制
13.4.1模型描述
13.4.2边界PD控制律设计
13.4.3仿真实例
参考文献
第14章机械手PID控制
14.1机械手独立PD控制
14.1.1控制律设计
14.1.2收敛性分析
14.1.3仿真实例
14.2工作空间中机械手末端轨迹PD控制
14.2.1工作空间直角坐标与关节角位置的转换
14.2.2机械手在工作空间的建模
14.2.3PD控制器的设计
14.2.4仿真实例
14.3工作空间中机械手末端的阻抗PD控制
14.3.1问题的提出
14.3.2阻抗模型的建立
14.3.3控制器的设计
14.3.4仿真实例
14.3.5仿真中的代数环问题
14.4移动机器人的P+前馈控制
14.4.1移动机器人运动学模型
14.4.2位置控制律设计
14.4.3姿态控制律设计
14.4.4闭环系统的设计关键
14.4.5仿真实例
14.5主辅电机的协调跟踪PD控制
14.5.1系统描述
14.5.2控制律设计
14.5.3仿真实例
14.6两个移动运动体协调P控制
14.6.1系统描述
14.6.2控制律设计与分析
14.6.3仿真实例
参考文献
第15章飞行器双闭环PD控制
15.1基于双环设计的VTOL飞行器轨迹跟踪PD控制
15.1.1VTOL模型描述
15.1.2针对第1个子系统的控制
15.1.3针对第2个子系统的控制
15.1.4仿真实例
15.2基于内外环的四旋翼飞行器的PD控制
15.2.1四旋翼飞行器动力学模型
15.2.2位置控制律设计
15.2.3虚拟姿态角度的求解
15.2.4姿态控制律设计
15.2.5闭环系统的设计关键
15.2.6仿真实例
参考文献
第16章小车倒立摆系统的控制及GUI动画演示
16.1小车倒立摆的H∞控制
16.1.1系统描述
16.1.2H∞控制器要求
16.1.3基于Riccati方程的H∞控制
16.1.4LMI及其MATLAB求解
16.1.5基于LMI的H∞控制
16.1.6仿真实例
16.2单级倒立摆控制系统的GUI动画演示
16.2.1GUI介绍
16.2.2演示程序的构成
16.2.3主程序的实现
16.2.4演示界面的GUI设计
16.2.5演示步骤
参考文献
第17章自适应容错PD控制
17.1基于PD的执行器自适应容错控制
17.1.1问题的提出
17.1.2PD控制律的设计
17.1.3仿真实例
17.2执行器和传感器同时容错的自适应PD控制
17.2.1问题的提出
17.2.2PD控制律的设计
17.2.3仿真实例
17.3基于神经网络的执行器自适应容错速度跟踪
17.3.1问题的提出
17.3.2RBF神经网络设计
17.3.3控制律的设计
17.3.4仿真实例
参考文献
第18章基于事件驱动及输入延迟的PID控制
18.1基于事件驱动的P控制
18.1.1基本原理
18.1.2控制器设计
18.1.3仿真实例
18.2输入延迟补偿PID控制
18.2.1系统描述
18.2.2控制器设计与分析
18.2.3仿真实例
18.3基于干扰观测器的输入延迟补偿PID控制
18.3.1系统描述
18.3.2控制器设计与分析
18.3.3仿真实例
18.4基于状态观测器的控制输入延迟控制
18.4.1系统描述
18.4.2控制器设计与分析
18.4.3仿真实例
参考文献
附录A
参考文献
内容摘要
本书系统地介绍了PID控制的几种设计方法，是作者多年来从事控制系统教学和科研工作的结晶，同时融入了国内外同行近年来所取得的近期新成果。 全书共18章，包括基本的PID控制、PID控制器的整定、时滞系统的PID控制、基于微分器的PID控制、基于观测器的PID控制、自抗扰控制器及其PID控制、PD鲁棒自适应控制、模糊PD控制和专家PID控制、神经网络PID控制、基于差分进化的PID控制、伺服系统PID控制、迭代学习PID控制、挠性及奇异摄动系统的PD控制、机械手PID控制、飞行器双闭环PD控制、小车倒立摆系统的控制及GUI动画演示、自适应容错PD控制和基于事件驱动及输入延迟的PID控制。每种方法都给出了算法推导、实例分析和相应的MATLAB仿真设计程序。
精彩内容
本书系统地介绍了PID控制的几种设计方法，是作者多年来从事控制系统教学和科研工作的结晶，同时融入了国内外同行近年来所取得的近期新成果。 全书共18章，包括基本的PID控制、PID控制器的整定、时滞系统的PID控制、基于微分器的PID控制、基于观测器的PID控制、自抗扰控制器及其PID控制、PD鲁棒自适应控制、模糊PD控制和专家PID控制、神经网络PID控制、基于差分进化的PID控制、伺服系统PID控制、迭代学习PID控制、挠性及奇异摄动系统的PD控制、机械手PID控制、飞行器双闭环PD控制、小车倒立摆系统的控制及GUI动画演示、自适应容错PD控制和基于事件驱动及输入延迟的PID控制。每种方法都给出了算法推导、实例分析和相应的MATLAB仿真设计程序。
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