控制系統建模與模擬（基於MWORKS）

張超 等

控制系統建模與模擬（基於MWORKS）
  • 出版商: 電子工業
  • 出版日期: 2024-11-01
  • 定價: $414
  • 售價: 8.5 折 $352
  • 語言: 簡體中文
  • 頁數: 220
  • ISBN: 7121493047
  • ISBN-13: 9787121493041
  • 相關分類: 控制系統 Control-systems

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商品描述

本書是為希望深入瞭解和掌握控制系統電腦輔助設計與模擬技術的讀者精心準備的。全書共七章，系統地介紹了控制系統的電腦輔助設計理論、方法以及基於MWORKS平臺的具體應用技術，涵蓋了從基礎理論到高級分析方法，再到實際應用的全過程。第1章為引言，介紹了電腦輔助設計技術在控制系統設計中的發展歷史、現狀及其重要性。第2章深入探討了控制系統建模的基本理論和方法，以及如何利用模擬技術進行系統分析和設計，為後續章節的深入學習奠定理論基礎。第3~6章詳細介紹了利用MWORKS平臺進行控制系統設計與分析的各個方面，包括時域分析、頻域分析、系統校正以及狀態空間極點配置等，每一章都配以豐富的實例，旨在幫助讀者全面掌握基於MWORKS的控制系統設計與模擬技術。第7章展示了一系列精選的實際案例，通過具體的實踐，將前六章介紹的理論知識和MWORKS平臺的應用方法巧妙地結合起來，展現了MWORKS在控制系統設計與模擬中的強大功能和靈活性。本書面向的讀者群體十分廣泛，不僅適合於自動控制、電子工程、機械工程等相關專業本科生和研究生，也適合於在控制系統設計與模擬領域工作的工程師和技術人員。無論對希望從基礎學起的初學者，還是對尋求深入理解和拓展應用的有經驗的專業人士，本書都是一本不可多得的學習和參考資料。通過閱讀本書，讀者不僅能夠掌握控制系統的基礎理論和電腦輔助設計的方法，還能深入瞭解MWORKS平臺的強大功能，從而在實際工作中設計出更高效、更穩定的控制系統。

目錄大綱

目 錄
第1章 控制系統電腦輔助設計概述 1
1.1 電腦輔助設計技術綜述 2
1.1.1 控制系統電腦輔助設計技術的發展 2
1.1.2 控制系統電腦輔助設計領域方法概述 5
1.2 MWORKS簡介 6
1.2.1 MWORKS.Sysplorer 8
1.2.2 Modelica簡介 9
1.2.3 MWORKS.Syslab 16
1.2.4 Julia簡介 17
本章小結 21
習題1 21
第2章 控制系統建模與模擬理論基礎 22
2.1 自動控制系統簡介 23
2.1.1 自動控制系統 23
2.1.2 控制系統建模 29
2.2 系統穩定性概述 32
2.2.1 穩定性描述 32
2.2.2 穩定性判據 33
2.3 系統傳遞函數模型 38
2.3.1 傳遞函數的概念 38
2.3.2 傳遞函數的定義 39
2.3.3 關於傳遞函數的幾點說明 40
2.3.4 典型元器件的傳遞函數 41
2.4 MWORKS控制系統模型的建立 44
2.4.1 傳遞函數模型 44
2.4.2 狀態空間模型 48
2.4.3 零極點增益模型 49
本章小結 49
習題2 50
第3章 基於MWORKS的控制系統時域分析 51
3.1 時域響應分析 52
3.1.1 典型輸入信號 52
3.1.2 時域性能指標 54
3.2 MWORKS時域分析函數 55
3.2.1 階躍響應 55
3.2.2 脈沖響應 61
3.2.3 斜坡響應 63
3.2.4 任意信號的響應 64
3.3 線性系統的時域分析 67
3.3.1 一階系統 67
3.3.2 二階系統 69
3.4 穩定性分析 77
3.4.1 使用閉環特徵多項式的根判定穩定性 77
3.4.2 使用勞斯判據判定穩定性 78
本章小結 81
習題3 81
第4章 基於MWORKS的控制系統頻域分析 83
4.1 頻率特性的基本概念 84
4.1.1 頻率特性的定義 85
4.1.2 使用MWORKS求取頻率特性 86
4.2 頻率特性的曲線表示 90
4.2.1 幅頻特性、相頻特性和幅相特性 90
4.2.2 對數頻率特性 92
4.2.3 典型環節的頻率特性 94
4.3 系統的開環頻率特性 100
4.3.1 開環幅相特性曲線 100
4.3.2 開環對數頻率特性曲線 102
4.4 頻域穩定性分析 103
4.4.1 穩定性判據 103
4.4.2 波特圖分析 106
4.4.3 穩定裕度 108
本章小結 111
習題4 111
第5章 基於MWORKS的控制系統校正分析 113
5.1 校正概述 114
5.1.1 控制系統性能指標 114
5.1.2 校正的基本概念 114
5.2 根軌跡法 115
5.2.1 根軌跡法串聯超前校正 117
5.2.2 根軌跡法串聯滯後校正 120
5.3 頻域響應校正法 123
5.3.1 基於頻域法的超前校正 124
5.3.2 基於頻域法的滯後超前校正 132
5.4 比例積分微分控制 140
5.4.1 比例積分微分控制原理 140
5.4.2 PID控制的MWORKS實現 142
本章小結 146
習題5 147
第6章 基於MWORKS的狀態空間極點配置 148
6.1 狀態空間反饋基礎 149
6.1.1 狀態空間及狀態空間表達式 149
6.1.2 狀態反饋和輸出反饋 150
6.2 能控性與能觀性 152
6.2.1 系統的能控性 152
6.2.2 MWORKS分析函數 154
6.2.3 反饋對能控性和能觀性的影響 156
6.3 極點配置與必要條件 157
6.3.1 狀態反饋 157
6.3.2 輸出反饋 161
6.4 狀態觀測器應用 162
6.4.1 全維狀態觀測器 162
6.4.2 降維狀態觀測器 164
6.4.3 MWORKS模擬算例 165
本章小結 172
習題6 172
第7章 應用實例 174
7.1 齒輪副的動力學模擬 175
7.1.1 問題描述 175
7.1.2 數學模型 175
7.1.3 模擬分析 177
7.2 四通閥控制液壓缸 182
7.2.1 問題描述 182
7.2.2 數學模型 183
7.2.3 模擬分析 186
7.3 泵控液壓馬達 189
7.3.1 問題簡述 189
7.3.2 數學模型 190
7.3.3 模擬分析 194
7.4 四旋翼飛行器的高度控制 197
7.4.1 問題描述 197
7.4.2 數學模型 198
7.4.3 模擬分析 202
本章小結 206

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