控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言与应用(第4版)(全新未拆封)
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作者薛定宇
出版社清华大学出版社
出版时间2022-07
版次4
装帧其他
货号B4
上书时间2024-07-19
商品详情
- 品相描述:全新
图书标准信息
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作者
薛定宇
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出版社
清华大学出版社
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出版时间
2022-07
-
版次
4
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ISBN
9787302594154
-
定价
99.00元
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装帧
其他
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开本
16开
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纸张
胶版纸
-
页数
580页
-
字数
714.000千字
- 【内容简介】
-
本书系统地介绍了国际控制界应用最广的MATLAB语言及其在控制教学与研究中的应用,侧重于介绍MATLAB语言编程基础与技巧、科学运算问题的MATLAB求解、线性系统的建模和计算机辅助分析、非线性系统的仿真分析、控制系统的计算机辅助设计方法等,包括串联控制器、状态反馈控制器、多变量系统频域设计、PID控制器设计、QFT控制器、**控制器设计、多变量频域设计与解耦、LQG/LTR控制器设计、**控制、分数阶控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法优化控制等。本书还介绍了基于dSPACE和Quanser的实时控制系统实验方法。
- 【作者简介】
-
薛定宇: 分别在沈阳工业大学、东北大学和英国Sussex大学获得学士(1985年)、硕士(1988年)和博士学位(1992年),1997年起任东北大学信息学院教授。深耕于计算机在数学与自动控制学科的应用,主持了国家精品课程建设,并于1996年在清华大学出版社出版《控制系统计算机辅助设计——MATLAB与应用》(该教材被评为国家级精品教材,被认为是国内MATLAB应用领域具有深远影响的一部图书,为MATLAB在国内高校教学与科研中的普及起到了巨大的作用)。先后被评为辽宁省教学名师、辽宁省优秀教师,获得国家教学成果二等奖、中国自动化学会教育教学成果一等奖、辽宁省教学成果一等奖等奖励。主讲的“控制系统仿真与CAD”课程被评为国家级精品课程、国家级精品资源共享课程;主讲的“现代科学运算——MATLAB语言与应用”课程被评为首批国家级一流本科课程,配套录制的全新慕课课程均上线于爱课程与中国大学MOOC(慕课)网站。
- 【目录】
-
第1章控制系统计算机辅助设计概述1
11控制问题的计算机求解演示1
12控制系统计算机辅助设计技术的发展综述5
13控制系统计算机辅助设计语言环境综述6
14仿真软件的发展概况9
15MATLAB/Simulink与CACSD工具箱11
16控制系统计算机辅助设计领域方法概述13
17本书的基本结构和内容15
171本书的基本内容15
172MATLAB的联机帮助系统17
18习题18
参考文献20
第2章MATLAB语言程序设计基础23
21MATLAB程序设计语言基础24
211MATLAB语言的变量与常量24
212数据结构25
213MATLAB的基本语句结构27
214冒号表达式28
215子矩阵提取29
22基本数学运算29
221矩阵的代数运算29
222矩阵的逻辑运算32
223矩阵的比较运算32
224超越函数计算33
225符号运算33
226基本数论运算34
23MATLAB语言的流程结构36
231循环结构36
232条件转移结构37
233开关结构38
234试探结构39
24函数编写与调试40
241MATLAB语言函数的基本结构41
242可变输入输出个数的处理44
243匿名函数与inline函数44
244伪代码与代码保密处理45
245MATLAB程序的实时编辑器45
25二维图形绘制47
251二维图形绘制基本语句47
252其他二维图形绘制语句50
253隐函数绘制及应用52
254图形修饰53
255数据文件与Excel文件的读写54
26三维图形表示55
261三维曲线绘制55
262三维曲面绘制56
263三维条带图58
264三维图形视角设置60
27MATLAB应用程序设计技术61
271应用程序设计工具AppDesigner61
272句柄图形学及句柄对象属性63
273界面设计举例与技巧66
28习题68
参考文献72
第3章科学运算问题的MATLAB求解73
31线性代数问题的MATLAB求解74
311矩阵的基本分析74
312矩阵的分解77
313矩阵指数eA和指数函数eAt78
314矩阵的任意函数计算79
32代数方程的MATLAB求解79
321线性方程求解问题及MATLAB实现79
322一般非线性方程的求解83
323非线性矩阵方程的MATLAB求解85
33常微分方程问题的MATLAB求解89
331一阶常微分方程组的数值解法89
?目录XIII
332常微分方程的转换91
333微分方程数值解的验证93
334线性常微分方程的解析求解94
34最问题的MATLAB求解95
341无约束问题求解95
342有约束问题求解96
343全局解的尝试97
344曲线拟合方法99
35Laplace变换与z变换问题的MATLAB求解101
351Laplace变换101
352数值Laplace变换102
353z变换103
36习题105
参考文献111
第4章线性控制系统的数学模型113
41线性连续系统模型及MATLAB表示114
411简单电路的数学建模114
412线性系统的传递函数模型115
413线性系统的状态方程模型117
414带有内部延迟的状态方程模型119
415线性系统的零极点模型120
416多变量系统的传递函数矩阵模型121
42线性离散时间系统的数学模型122
421离散传递函数模型122
422离散状态方程模型123
43系统模型的相互转换124
431连续模型和离散模型的相互转换124
432系统传递函数的获取126
433控制系统的状态方程实现127
434状态方程的均衡实现129
435状态方程的最小实现129
436传递函数与符号表达式的相互转换131
44方框图描述系统的化简131
441控制系统的典型连接结构132
442节点移动时的等效变换137
443复杂系统模型的简化138
444方框图化简的代数方法139
445连接矩阵的另一种生成方法142
45线性系统的模型降阶143
451Padé降阶算法与Routh降阶算法143
452时间延迟模型的Padé近似147
453带有时间延迟系统的次降阶算法148
454状态方程模型的降阶算法152
46线性系统的模型辨识155
461离散系统的模型辨识155
462系统辨识的图形用户界面158
463辨识模型的阶次选择158
464离散系统辨识信号的生成161
465连续系统的辨识162
466多变量离散系统的辨识163
47习题164
参考文献168
第5章线性控制系统的计算机辅助分析171
51线性系统性质分析172
511线性系统稳定性的直接判定172
512内部延迟系统的稳定性分析175
513线性反馈系统的内部稳定性分析176
514线性系统的线性相似变换177
515线性系统的可控性分析178
516线性系统的可观测性分析181
517Kalman规范分解181
518系统状态方程标准型的MATLAB求解182
519系统的范数测度及求解185
52线性系统时域响应解析解法186
521直接积分解析解方法186
522基于增广矩阵的解析解方法187
523基于Laplace变换、z变换的解析解方法189
524阶跃响应指标191
53线性系统的数值仿真分析192
531线性系统的阶跃响应与脉冲响应192
532任意输入下系统的响应197
533非零初始状态下系统的时域响应199
534非正则系统的时域响应200
535面向对象的时域响应曲线绘制200
?目录XV
54根轨迹分析201
541一般系统的根轨迹分析201
542正反馈系统的根轨迹204
543延迟系统的根轨迹205
544系统对参数的根轨迹207
55线性系统频域分析207
551单变量系统的频域分析208
552带有内部延迟模型的频域响应分析212
553利用频率特性分析系统的稳定性213
554系统的幅值裕度和相位裕度214
56多变量系统的频域分析215
561多变量系统频域分析概述215
562多变量系统对角占优分析217
563多变量系统的奇异值曲线绘制221
57习题222
参考文献226
第6章非线性控制系统的建模与仿真227
61Simulink建模的基础知识228
611Simulink简介228
612Simulink下常用模块简介229
613Simulink下其他工具箱的模块组234
62Simulink建模与仿真235
621Simulink建模方法简介235
622仿真算法与控制参数选择239
623Simulink仿真举例242
63控制系统的Simulink建模与仿真实例244
64非线性系统分析与仿真252
641分段线性的非线性环节252
642非线性系统的极限环研究255
643非线性系统的线性化256
644非线性系统的稳定性分析260
65子系统与模块封装技术261
651子系统概念及构成方法261
652模块封装方法262
653模块集构造266
66S-函数编写及其应用267
661M-函数模块的基本结构267
662复杂系统的Simulink建模演示268
663S-函数的基本结构268
664用MATLAB编写S-函数举例270
665S-函数的封装273
67多领域物理建模入门273
671数学建模的局限性274
672Simscape简介275
673电气系统的建模与仿真276
674机械系统的建模与仿真277
68习题280
参考文献285
第7章控制系统的经典设计方法287
71超前滞后校正器设计方法288
711串联超前滞后校正器288
712超前滞后校正器的设计方法289
72基于状态空间模型的控制器设计方法293
721状态反馈控制293
722线性二次型指标调节器294
723极点配置控制器设计296
724观测器设计及基于观测器的调节器设计299
73控制器设计303
731控制的概念303
732传统控制可能存在的误区303
733基于数值化与Simulink的控制器设计305
734快速重启与优化过程的实时显示306
735非线性系统的控制器设计307
736性能指标的合理性308
737终止仿真时间的选择310
74控制应用程序311
741基于MATLAB/Simulink的控制程序及其应用311
742控制程序的其他应用313
743开放的程序框架314
744PID型控制器最好的二阶控制器结构315
75多变量系统的频域设计方法316
751对角占优系统与伪对角化317
752多变量系统的参数化设计321
753基于OCD的多变量系统设计327
?目录XVII
76多变量系统的解耦控制328
761状态反馈解耦控制329
762状态反馈的极点配置解耦系统330
77习题333
参考文献337
第8章PID控制器的参数整定339
81PID控制器设计概述340
811连续PID控制器340
812离散PID控制器342
813PID控制器的变形343
82过程受控对象的一阶延迟模型近似344
821由响应曲线识别一阶模型344
822基于频域响应的近似方法346
823基于传递函数的辨识方法347
824降阶方法347
83FOPDT模型的PID控制器参数整定348
831Ziegler–Nichols经验公式348
832改进的Ziegler–Nichols算法350
833改进PID控制结构与算法352
834Chien–Hrones–Reswick参数整定算法355
835PID整定经验公式356
84其他受控对象模型的控制器参数整定359
841IPD模型的PD和PID参数整定359
842FOLIPD模型的PD和PID参数整定359
843不稳定FOPDT模型的PID参数整定361
844交互式PID类控制器整定程序界面361
85OptimPIDPID控制器设计程序365
851控制系统的底层仿真模型365
852OptimPID程序举例366
853开放框架与程序扩展369
86习题369
参考文献371
第9章鲁棒控制与鲁棒控制器设计373
91线性二次型Gauss控制374
911线性二次型Gauss问题374
912使用MATLAB求解LQG问题374
913带有回路传输恢复的LQG控制378
92鲁棒控制问题的一般描述382
921小增益定理382
922鲁棒控制器的结构383
923回路成型的一般描述385
924鲁棒控制系统的MATLAB描述386
93基于范数的鲁棒控制器设计389
931H∞、H2鲁棒控制器设计方法389
932其他鲁棒控制器设计函数394
94线性矩阵不等式理论与求解398
941线性矩阵不等式的一般描述398
942线性矩阵不等式问题的MATLAB求解402
943基于YALMIP工具箱的求解方法404
944多线性模型的同时镇定问题405
945基于LMI的鲁棒控制器设计406
95习题408
参考文献409
第10章自适应与智能控制系统设计411
101自适应控制系统设计412
1011模型参考自适应系统的设计与仿真412
1012自校正控制器设计与仿真417
102自抗扰控制器421
1021扩张状态观测器的建模422
1022自抗扰控制器的建模423
1023自抗扰控制系统的仿真424
103模型预测控制系统426
1031动态矩阵控制427
1032基于MATLAB的模型预测控制实现429
1033预测控制的Simulink仿真434
1034广义预测控制系统与仿真436
104模糊控制及模糊控制器设计438
1041模糊逻辑与模糊推理439
1042模糊PD控制器设计440
1043模糊PID控制器设计444
105神经网络及神经网络控制器设计447
1051神经网络简介448
1052基于单个神经元的PID控制器设计449
?目录XIX
1053基于反向传播神经网络的PID控制器451
1054基于径向基函数的神经网络PID控制器453
106迭代学习控制系统仿真455
1061迭代学习控制原理456
1062迭代学习控制算法458
107全局控制器设计462
1071遗传算法简介462
1072基于遗传算法的问题求解463
1073粒子群算法与其他全局方法465
1074基于全局优化算法的控制问题求解465
108习题467
参考文献471
第11章分数阶控制系统的分析与设计473
111分数阶微积分定义与性质475
1111分数阶微积分的定义475
1112分数阶微积分的性质476
1113Mittag-Leffler函数与计算477
112分数阶微积分的数值计算478
1121用Grünwald–Letnikov定义求解分数阶微分479
1122Caputo微积分定义的数值计算481
1123Oustaloup滤波算法及其应用482
1124Caputo导数的滤波器近似485
113线性分数阶微分方程的解析解方法485
1131一类分数阶线性系统时域响应解析解方法486
1132一些重要的Laplace变换公式486
1133成比例分数阶线性微分方程的解析解法487
114分数阶微分方程的数值方法488
1141零初值分数阶线性微分方程的解法488
1142非零初值Caputo微分方程的数值求解490
1143非零初值非线性Caputo微分方程的数值求解491
1144基于框图的非线性分数阶微分方程近似解法493
115分数阶传递函数建模与分析497
1151分数阶传递函数的数学模型498
1152类的定义与输入498
1153分数阶状态方程的处理501
1154系统建模的重载函数501
1155分数阶系统分析502
116分数阶PID控制器设计506
1161分数阶PID控制器的数学描述507
1162无延迟受控对象的控制器设计507
1163有延迟受控对象的控制器设计508
1164分数阶PID控制器的设计界面510
117习题512
参考文献514
第12章半实物仿真与实时控制517
121dSPACE简介与常用模块518
122Quanser简介与常用模块519
1221Quanser常用模块简介519
1222Quanser旋转运动控制系列实验受控对象简介521
123半实物仿真与实时控制实例522
1231受控对象的数学描述与仿真研究522
1232Quanser实时控制实验524
1233dSPACE实时控制实验526
124习题528
参考文献528
附录A常用受控对象的实际系统模型529
A1著名的基准测试问题529
A11F-14战斗机中的控制问题529
A12ACC基准测试模型530
A2其他工程控制问题的数学模型531
A21伺服控制系统模型531
A22倒立摆问题的数学模型532
A23AIRC模型533
A3习题533
参考文献534
附录B本书设计的控制器模块集535
术语索引537
函数名索引549
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