控制系统数字仿真与CAD(电气工程及其自动化自动化专业第4版普通高等教育十一五国家级

机械工业出版社本书以MATLAB语言为平台，系统地阐述了数字仿真技术的基本概念、原理及在控制系统分析与设计中的应用。全书共五章，主要包括：概述、控制系统的数学描述（系统建模方法与工程案例）、控制系统的数字仿真（直流电动机转速/电流双闭环控制系统设计）、控制系统CAD及数字仿真技术的综合应用等内容。 本书涉及运动控制、过程控制、电力电子与电力传动控制等系统的建模、设计与仿真分析等内容，深入浅出、案例丰富、可读性强；各章均设有“问题与探究”一节，配有练习型、分析/设计型与探究型的习题，有助于激发学生的学习兴趣，拓展知识领域，进一步领会与掌握相关领域的知识内容。 本书是高等院校自动化类专业的本科生教材，也可作为电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化等专业仿真技术类课程的教学用书。

序 前言 第一章概述 第一节控制系统的实验方法 一、解析法 二、实验法 三、仿真实验法 第二节仿真实验的分类与性能比较 一、按模型分类 二、按计算机类型分类 第三节系统、模型与数字仿真 一、系统的组成与分类 二、模型的建立及其重要性 三、数字仿真的基本内容 第四节控制系统CAD与数字仿真软件 一、CAD技术的一般概念 二、控制系统CAD的主要内容 三、数字仿真软件 第五节仿真技术的应用与发展 一、仿真技术在工程中的应用 二、应用仿真技术的重要意义 三、仿真技术的发展趋势 第六节问题与探究——虚拟现实与仿真 技术 一、虚拟现实技术 二、虚拟现实仿真技术 三、基于虚拟样机的球棒控制系统 仿真 小结 习题 第二章控制系统的数学描述 第一节控制系统的数学模型 一、控制系统数学模型的表示形式 二、 数学模型的转换 三、线性时不变系统的对象数据类型 描述 四、控制系统建模的基本方法 第二节控制系统建模实例 一、 独轮自行车实物仿真问题 二、 龙门起重机运动控制问题 三、 水箱液位控制问题 四、燃煤热水锅炉控制问题 五、三相电压型PWM整流器系统控制 问题 六、磁悬浮轴承运动控制问题 第三节实现问题 一、单变量系统的可控标准型实现 二、控制系统的数字仿真实现 第四节常微分方程的数值解法 一、数值求解的基本概念 二、数值积分法 三、关于数值积分法的几点讨论 第五节数值算法中的“病态”问题 一、“病态”常微分方程 二、控制系统仿真中的“病态”问题 三、“病态”系统的仿真方法 第六节数字仿真中的“代数环”问题 一、问题的提出 二、“代数环”产生的条件 三、消除“代数环”的方法 第七节问题与探究——电力电子器件建模 问题 一、问题提出 二、建模机理 三、问题探究 小结 习题 第三章控制系统的数字仿真 第一节直流电动机与驱动电源的数学 模型 一、额定励磁下直流电动机的数学模型 二、驱动电源的数学模型 第二节直流电动机的转速/电流双闭环PID 控制方案 一、双闭环VM调速系统的目的 二、关于积分调节器的饱和非线性问题 三、关于ASR与ACR的工程设计问题 四、直流电动机转速/电流双闭环控制 系统的动态结构图 五、控制系统的数字仿真实验 第三节基于晶闸管整流器的直流电动机 驱动控制系统仿真 一、基于晶闸管整流器的直流电动机 驱动控制方案 二、基于SimPowerSystems工具箱的 控制系统数字仿真 三、数字仿真总结 第四节基于PWM变换器的直流电动机 驱动控制系统仿真 一、基于PWM变换器的直流电动机 驱动控制方案 二、基于SimPowerSystems工具箱的 控制系统数字仿真 三、数字仿真总结 第五节问题与探究——一类非线性控制 系统数字仿真的效率问题 一、问题提出 二、问题分析 三、几点讨论 小结 习题 控制系统数字仿真与CAD第4版目录第四章控制系统CAD 第一节概述 第二节经典控制理论CAD 一、控制系统固有特性分析 二、控制系统的设计方法 三、控制系统的优化设计 第三节基于双闭环PID控制的一阶 倒立摆控制系统设计 一、系统模型 二、模型验证 三、双闭环PID控制器设计 四、仿真实验 五、结论 第四节现代控制理论CAD 一、线性二次型最优控制器设计 二、模型参考自适应控制系统设计 第五节基于时间最优控制的起重机 防摆控制技术研究 一、 问题的提出 二、 时间最优控制 三、系统建模 四、模型验证 五、时间最优控制策略 六、 仿真实验 七、 结论 第六节电力电子系统CAD 一、引言 二、二极管整流器 三、晶闸管整流器 四、PWM整流器 五、降压型DC/DC变换器 六、升压型DC/DC变换器 七、升降压型DC/DC变换器 八、结论 第七节基于经典频域法的DC/DC变换器 控制系统设计 一、引言 二、DC/DC变换器的数学建模 三、DC/DC变换器的控制系统设计 四、仿真实验 五、结论 第八节问题与探究——“球车系统”的 建模与控制问题 一、问题提出 二、系统建模 三、问题探究 小结 习题 第五章数字仿真技术的综合应用 第一节数字PID调节器的鲁棒性设计 方法 一、数字PID调节器的鲁棒性设计 二、“高精度齿轮量仪”位置伺服 系统控制器设计 第二节“水箱系统”液位控制的仿真 研究 一、系统建模 二、数字仿真 三、结果分析 第三节一阶倒立摆系统的双闭环模糊 控制方案 一、引言 二、模糊理论中的几个基本概念 三、一阶倒立摆系统的双闭环模糊 控制 四、仿真实验 五、结论 第四节三相电压型PWM整流器的单位 功率因数控制系统设计 一、引言 二、滑模变结构控制 三、系统建模与模型验证 四、基于滑模变结构控制的PWM 整流器控制系统设计 五、仿真实验 六、结论 第五节基于矢量控制的感应电动机变频 调速系统设计 一、问题提出 二、系统建模 三、感应电动机的矢量控制系统设计 四、结论 第六节基于效率最优的永磁同步电动机 驱动控制系统设计 一、问题提出 二、系统建模 三、基于最大转矩电流比的永磁同步 电动机驱动控制 四、结论 第七节问题与探究——两轮电动车 自平衡控制问题 一、问题提出 二、系统建模 三、问题探究 小结 习题 参考文献