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在MATLAB和Simulink中对控制系统进行建模、分析和设计。 (英语) Zbl 1305.93005号

新泽西州哈肯萨克:世界科学(ISBN 978-981-4618-45-8/hbk)。第二十二、558页。(2015).
该书介绍了计算机软件在控制系统工程领域的使用。它涵盖了控制领域的广泛主题领域,从入门到高级,并展示了Matlab、Simulink和其他工具箱在控制技术分析和设计中的使用。

这项工作可以分为三部分。这个介绍部分(第1-3章)介绍了Matlab编程的基本知识,如命令结构、函数语法、数据绘图和基本数学,如矩阵计算和微分方程组的求解。这个主要部件(第4-8章)涉及控制、系统的建模、分析和设计,涵盖了构成控制工程标准本科课程的经典和现代控制理论的广泛概念高级部件(第9-12章)研究了鲁棒、自适应和智能控制等先进控制概念,吸引了更先进的受众。考虑了连续和离散时间系统,以及单输入单输出(SISO)系统、多输入多输出(MIMO)系统和非线性系统。
在每一章中,都会给出相关的Matlab命令。文中解释了它们的语法,并给出了大量示例,以帮助展示它们的用法。这同样适用于各个章节中显示的所有工具箱。此外,在每一章中都有作者创建的自定义函数集合,读者可以在自己的计算机上复制、运行和自定义这些函数。这大大提高了学习体验。每章以家庭作业问题结束。这些大多是数值,但也包括应用示例。
总的来说,这本书可以对广大读者有用。由于涵盖了大量主题,因此它可以作为控制工程师的参考手册。硕士生和早期杠杆研究人员可以使用本书获得在Matlab中实现高级控制概念的坚实背景。教师也可以将本书作为课程教材的配套,因为它涵盖了本科生控制课程中的所有科目,还包括对Matlab的介绍,供新用户使用。然而,必须注意的是,本书没有涵盖教授该学科所需的理论背景。因此,它不能单独作为一本课程教科书,而可以与其他经典教科书一起作为一本配套书使用。
每章涵盖的主题如下:第一章是控制系统计算机辅助设计发展的历史概述。
第2章介绍了Matlab。涵盖了基本命令和数学操作,以及函数创建、循环结构、数据可视化和创建图形用户界面(GUI)的指南。
第3章介绍了矩阵方程、线性和非线性微分方程以及优化问题的解析和数值解。还介绍了拉普拉斯变换和Z变换。
第四章介绍了动力系统的系统描述。给出了传递函数和状态空间模型。研究了系统互连,以及高阶系统的模型简化。特别注意具有时滞的系统。介绍了系统识别和系统识别工具箱。
第5章给出了线性系统的响应以及后来用于控制器分析和设计的各种工具,如根轨迹、奈奎斯特图和波特图。
第6章介绍了Simulink工具箱,它是用于设计和可视化控制系统的最强的Matlab工具箱。通过许多例子解释了常用的块,并构造了复杂的互连系统。给出了S编程的一个扩展示例。
第七章研究了控制设计技术。这些包括PID控制器、超前滞后控制器、增益反馈控制器和通过最优控制器设计(OCD)工具箱进行的最优控制器设计。还介绍了控制系统工具箱(SISOtool)。还考虑了MIMO系统的频域设计和动态解耦。
第8章分析了可用于PID控制器设计的各种技术。这些方法包括齐格勒-尼科尔斯方法、反馈路径中带导数的PID、Chien-Hrones-Reswick参数整定和最优PID整定规则。给出了PID调节器工具箱、SISOtool中的PID调节选项和PID Simulink块。作者还开发了一个称为optimpid的最优PID工具箱。特别注意特定对象的PID调节,如积分加延迟对象、一阶滞后和负滞后对象以及一阶加延迟对象。
第九章介绍了鲁棒控制技术,如LQR、LQG控制、基于范数的鲁棒控制、最优匹配{H} _2\)和\(\mathcal{高}_\控制、回路成形控制和基于QFT的控制。
第十章研究了智能控制器和自适应控制器。其中包括模型预测控制(MPC)以及MPC工具箱。模糊控制以及模糊控制工具箱和神经网络控制。还考虑了遗传算法和粒子群优化算法。
第11章重点介绍分数阶系统及其在Matlab中的实现。涵盖的主题包括分数阶系统的数值解、稳定性和频域分析、整数阶系统对其的逼近以及分数阶PID控制器的设计。开发了分数阶PID控制器整定的图形用户界面。在第12章中,介绍了一个名为dSPACE的实时模拟插件。这给出了系统设计中数字控制器的实时实现示例。
本书以一个简短的附录结尾,其中包括一组基准工程示例。
还提供了一个在线同伴网站,为教师和学生提供了资源,如Matlab代码、解决的示例、演示文件、讲座视频等。

MSC公司:

93-02 与系统和控制理论相关的研究展览(专著、调查文章)
93-04 系统和控制理论相关问题的软件、源代码等
93立方厘米 控制理论中的模型系统
93亿B51 设计技术(稳健设计、计算机辅助设计等)
93B40码 系统理论中的计算方法(MSC2010)
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全文: 内政部