系统建模与仿真(第3版新形态版双色印刷高等学校自动化类专业系列教材)

本书以MATLAB语言为平 台，以工程案例教学为特色 ，系统地阐述了系统建模与 仿真技术的基本概念、原理 与方法，涉及运动控制、过 程控制、电力电子与风光发 电领域的系统建模、控制器 设计与仿真实验等内容。 全书共分5章，主要包括 概述、系统建模与分析、控 制系统设计与仿真、虚拟样 机技术与应用、半实物/实 物仿真技术与应用。各章均 配有练习型、分析/设计型 、探究型习题，以及扫码拓 展阅读、参考文献等，有助 于读者激发兴趣，进一步领 会与掌握自动化领域相关新 技术与课程内容。 本书适合作为高等学校 自动化类专业本科生教材， 也可作为电气工程及其自动 化、机械电子工程/机械设 计制造及其自动化等专业本 科生（或研究生）“仿真技 术”类课程的教学用书。

张晓华，教育部高等学校电气类专业教学指导委员会委员，中国机械工业教育协会自动化学科委员会副主任委员，中国工程教育专业认证协会电子信息与电气工程类专业分委员会委员，辽宁省电气类专业教学指导委员会主任委员。现为《自动化学报》《控制与决策》《中国电机工程学报》《电工技术学报》等期刊审稿人。先后完成20余项国家“863”计划、国家自然科学基金面上项目与横向课题，曾获国家级科技进步三等奖、省部级科技进步二等奖与三等奖各一项。近年来主要在智能机器人与运动控制、系统建模与非线性控制、电力电子系统建模与电能质量控制等方面开展教学与科研工作。

第1章 概述 1.1 系统的实验研究方法 1.2 仿真实验的分类 1.3 相似性原理 1.4 系统、模型与数字仿真 1.5 仿真技术的应用 1.5.1 控制系统CAD 1.5.2 虚拟现实 1.5.3 半实物实时仿真 1.5.4 工程应用 1.5.5 几种常用的数字仿真工具软件 1.6 仿真技术的发展与展望 1.7 问题与探究——投针实验 本章小结 习题 参考文献 第2章 系统建模与分析 2.1 控制系统的数学模型 2.2 系统建模概述 2.3 系统建模方法 2.4 模型验证 2.5 系统建模实例 2.5.1 独轮自行车实物仿真问题 2.5.2 龙门吊车运动控制问题 2.5.3 水箱液位控制问题 2.5.4 燃煤热水锅炉控制问题 2.5.5 直流电动机转速控制问题 2.5.6 三相电压型PWM整流器系统控制问题 2.5.7 光伏发电系统最优控制问题 2.5.8 风力发电并网系统有功-频率控制问题 2.6 问题与探究——水轮发电机系统的线性化模型 本章小结 习题 参考文献 第3章 控制系统设计与仿真 3.1 直流电动机转速/电流双闭环控制系统设计 3.2 一阶直线倒立摆系统的双闭环PID控制方案 3.3 一阶并联旋转双倒立摆系统建模与模型分析 3.4 自平衡式两轮电动车直行与转向复合控制系统设计 3.5 龙门吊车重物防摆的滑模变结构控制方案 3.6 基于可视化模型的PRDIP运动控制系统设计 3.7 基于经典频域法的DC/DC变换器控制方案 3.8 三相电压型PWM整流器的高功率因数控制方案 3.9 问题与探究——灵长类仿生机器人运动控制研究 本章小结 习题 参考文献 第4章 虚拟样机技术与应用 4.1 概述 4.2 虚拟样机技术的形成、发展和应用 4.3 一阶直线倒立摆的虚拟样机 4.4 基于虚拟样机的PRDIP运动控制系统设计 4.5 问题与探究——球棒系统的虚拟样机研究 本章小结 参考文献 第5章 半实物/实物仿真技术与应用 5.1 概述 5.2 半实物仿真技术应用 5.2.1 基于TORA的土木结构减振控制 5.2.2 基于dSPACE半实物实时仿真器的结构减振控制 5.2.3 基于RCP技术的一阶并联旋转双倒立摆系统运动控制 5.2.4 基于HIL技术的光伏发电系统最大功率点跟踪控制 5.2.5 基于HIL/RCP技术的风力发电并网系统有功-频率控制 5.3 实物仿真技术应用 5.3.1 龙门吊车实物仿真系统 5.3.2 实物仿真系统的电气控制平台 5.3.3 实物仿真实验 5.4 问题与探究——独轮自行车实物仿真 本章小结 参考文献