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先进PID控制MATLAB仿真(第4版)电子书

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350人正在读 | 3人评论 6.2

作       者:刘金琨

出  版  社:电子工业出版社

出版时间:2016-06-01

字       数:31.1万

所属分类: 科技 > 计算机/网络 > 软件系统

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全书共分17章,包括基本的PID控制、PID控制器的整定、时滞系统PID控制、基于微分器的PID控制、基于观测器的PID控制、自抗扰控制器及其PID控制、PD鲁棒自适应控制、专家PID控制和模糊PD控制、神经网络PID控制、基于差分化的PID控制、伺服系统PID控制、迭代学习PID控制、挠性及奇异摄动系统的PD控制、机械手PID控制、飞行器双闭环PD控制、倒立摆系统的控制及GUI动画演示,以及其他控制方法的设计。每种方法都给出了算法推导、实例分析和相应的MATLAB仿真设计程序。 全书共分17章,包括基本的PID控制、PID控制器的整定、时滞系统PID控制、基于微分器的PID控制、基于观测器的PID控制、自抗扰控制器及其PID控制、PD鲁棒自适应控制、专家PID控制和模糊PD控制、神经网络PID控制、基于差分化的PID控制、伺服系统PID控制、迭代学习PID控制、挠性及奇异摄动系统的PD控制、机械手PID控制、飞行器双闭环PD控制、倒立摆系统的控制及GUI动画演示,以及其他控制方法的设计。每种方法都给出了算法推导、实例分析和相应的MATLAB仿真设计程序。
【作者】
刘金琨 辽宁人,1965年生。分别于1989年7月,1994年3月和1997年3月获东北大学工学学士、工学硕士和工学博士学位。1997年3月至1998年12月在浙江大学工业控制技术研究所做博士后研究工作。1999年1月至1999年7月在香港科技大学从事合作研究。1999年11月至今在北京航空航天大学自动化学院从事教学与科研工作,现任教授,博士导师。主讲《智能控制》、《先控制系统设计》和《系统辨识》等课程。研究方向为控制理论与应用。自从从事研究工作以来,主持国家自然基金等科研项目10余项,以第一作者发表学术论文100余篇。曾出版《智能控制》、《机器人控制系统的设计与Matlab仿真》、《滑模变结构控制Matlab仿真》、《RBF神经网络自适应控制Matlab仿真》、《系统辨识》和《微分器设计与应用—信号滤波与求导》等著作。
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内容简介

前言

第4版说明

作者简介

常用符号说明

仿真程序使用说明

第1章 基本的PID控制

1.1 PID控制原理

1.2 连续系统的模拟PID仿真

1.2.1 基本的PID控制

1.2.2 线性时变系统的PID控制

1.3 数字PID控制

1.3.1 位置式PID控制算法

1.3.2 连续系统的数字PID控制仿真

1.3.3 离散系统的数字PID控制仿真

1.3.4 增量式PID控制算法及仿真

1.3.5 积分分离PID控制算法及仿真

1.3.6 抗积分饱和PID控制算法及仿真

1.3.7 梯形积分PID控制算法

1.3.8 变速积分PID算法及仿真

1.3.9 带滤波器的PID控制仿真

1.3.10 不完全微分PID控制算法及仿真

1.3.11 微分先行PID控制算法及仿真

1.3.12 带死区的PID控制算法及仿真

1.3.13 基于前馈补偿的PID控制算法及仿真

1.3.14 步进式PID控制算法及仿真

1.3.15 PID控制的方波响应

1.3.16 基于卡尔曼滤波器的PID控制

1.4 S函数介绍

1.4.1 S函数简介

1.4.2 S函数使用步骤

1.4.3 S函数的基本功能及重要参数设定

1.4.4 实例说明

1.5 PID研究新进展

参考文献

第2章 PID控制器的整定

2.1 概述

2.2 基于响应曲线法的PID整定

2.2.1 基本原理

2.2.2 仿真实例

2.3 基于Ziegler-Nichols的频域响应PID整定

2.3.1 连续Ziegler-Nichols方法的PID整定

2.3.2 仿真实例

2.3.3 离散Ziegler-Nichols方法的PID整定

2.3.4 仿真实例

2.4 基于频域分析的PD整定

2.4.1 基本原理

2.4.2 仿真实例

2.5 基于相位裕度整定的PI控制

2.5.1 基本原理

2.5.2 仿真实例

2.6 基于极点配置的稳定PD控制

2.6.1 基本原理

2.6.2 仿真实例

2.7 基于临界比例度法的PID整定

2.7.1 基本原理

2.7.2 仿真实例

2.8 一类非线性整定的PID控制

2.8.1 基本原理

2.8.2 仿真实例

2.9 基于优化函数的PID整定

2.9.1 基本原理

2.9.2 仿真实例

2.10 基于NCD优化的PID整定

2.10.1 基本原理

2.10.2 仿真实例

2.11 基于NCD与优化函数结合的PID整定

2.11.1 基本原理

2.11.2 仿真实例

2.12 传递函数的频域测试

2.12.1 基本原理

2.12.2 仿真实例

参考文献

第3章 时滞系统的PID控制

3.1 单回路PID控制系统

3.2 串级PID控制

3.2.1 串级PID控制原理

3.2.2 仿真实例

3.3 纯滞后系统的大林控制算法

3.3.1 大林控制算法原理

3.3.2 仿真实例

3.4 纯滞后系统的Smith控制算法

3.4.1 连续Smith预估控制

3.4.2 仿真实例

3.4.3 数字Smith预估控制

3.4.4 仿真实例

参考文献

第4章 基于微分器的PID控制

4.1 基于全程快速微分器的PD控制

4.1.1 全程快速微分器

4.1.2 仿真实例

4.2 基于Levant微分器的PID控制

4.2.1 Levant微分器

4.2.2 仿真实例

参考文献

第5章 基于观测器的PID控制

5.1 基于慢干扰观测器补偿的PID控制

5.1.1 系统描述

5.1.2 观测器设计

5.1.3 仿真实例

5.2 基于指数收敛干扰观测器的PID控制

5.2.1 系统描述

5.2.2 指数收敛干扰观测器的问题提出

5.2.3 指数收敛干扰观测器的设计

5.2.4 PID控制器的设计及分析

5.2.5 仿真实例

5.3 基于名义模型干扰观测器的PID控制

5.3.1 干扰观测器基本原理

5.3.2 干扰观测器的性能分析

5.3.3 干扰观测器鲁棒稳定性

5.3.4 低通滤波器Q(s)的设计

5.3.5 仿真实例

5.4 基于扩张观测器的PID控制

5.4.1 扩张观测器的设计

5.4.2 扩张观测器的分析

5.4.3 仿真实例

5.5 基于输出延迟观测器的PID控制

5.5.1 系统描述

5.5.2 输出延迟观测器的设计

5.5.3 仿真实例

参考文献

第6章 自抗扰控制器及其PID控制

6.1 非线性跟踪微分器

6.1.1 微分器描述

6.1.2 仿真实例

6.2 安排过渡过程及PID控制

6.2.1 安排过渡过程

6.2.2 仿真实例

6.3 基于非线性扩张观测器的PID控制

6.3.1 系统描述

6.3.2 非线性扩张观测器

6.3.3 仿真实例

6.4 非线性PID控制

6.4.1 非线性PID控制算法

6.4.2 仿真实例

6.5 自抗扰控制

6.5.1 自抗扰控制结构

6.5.2 仿真实例

参考文献

第7章 PD鲁棒自适应控制

7.1 稳定的PD控制算法

7.1.1 问题的提出

7.1.2 PD控制律的设计

7.1.3 仿真实例

7.2 基于模型的PI鲁棒控制

7.2.1 问题的提出

7.2.2 PD控制律的设计

7.2.3 稳定性分析

7.2.4 仿真实例

7.3 基于名义模型的机械手PI鲁棒控制

7.3.1 问题的提出

7.3.2 鲁棒控制律的设计

7.3.3 稳定性分析

7.3.4 仿真实例

7.4 基于Anti-windup的PID控制

7.4.1 Anti-windup基本原理

7.4.2 基于Anti-windup的PID控制

7.4.3 仿真实例

7.5 基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制

7.5.1 问题描述

7.5.2 控制律的设计与分析

7.5.3 仿真实例

参考文献

第8章 模糊PD控制和专家PID控制

8.1 倒立摆稳定的PD控制

8.1.1 系统描述

8.1.2 控制律设计

8.1.3 仿真实例

8.2 基于自适应模糊补偿的倒立摆PD控制

8.2.1 问题描述

8.2.2 自适应模糊控制器设计与分析

8.2.3 稳定性分析

8.2.4 仿真实例

8.3 基于模糊规则表的模糊PD控制

8.3.1 基本原理

8.3.2 仿真实例

8.4 模糊自适应整定PID控制

8.4.1 模糊自适应整定PID控制原理

8.4.2 仿真实例

8.5 专家PID控制

8.5.1 专家PID控制原理

8.5.2 仿真实例

参考文献

第9章 神经网络PID控制

9.1 基于单神经元网络的PID智能控制

9.1.1 几种典型的学习规则

9.1.2 单神经元自适应PID控制

9.1.3 改进的单神经元自适应PID控制

9.1.4 仿真实例

9.2 基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID控制

9.2.1 控制律的设计

9.2.2 仿真实例

9.3 基于自适应神经网络补偿的PD控制

9.3.1 问题描述

9.3.2 自适应神经网络设计与分析

9.3.3 仿真实例

参考文献

第10章 基于差分进化的PID控制

10.1 差分进化算法的基本原理

10.1.1 差分进化算法的提出

10.1.2 标准差分进化算法

10.1.3 差分进化算法的基本流程

10.1.4 差分进化算法的参数设置

10.2 基于差分进化算法的函数优化

10.3 基于差分进化整定的PD控制

10.3.1 基本原理

10.3.2 基于差分进化的PD整定

10.4 基于摩擦模型辨识和补偿的PD控制

10.4.1 摩擦模型的在线参数辨识

10.4.2 仿真实例

10.5 基于最优轨迹规划的PID控制

10.5.1 问题的提出

10.5.2 一个简单的样条插值实例

10.5.3 最优轨迹的设计

10.5.4 最优轨迹的优化

10.5.5 仿真实例

参考文献

第11章 伺服系统PID控制

11.1 基于Lugre摩擦模型的PID控制

11.1.1 伺服系统的摩擦现象

11.1.2 伺服系统的LuGre摩擦模型

11.1.3 仿真实例

11.2 基于Stribeck摩擦模型的PID控制

11.2.1 Stribeck摩擦模型描述

11.2.2 一个典型伺服系统描述

11.2.3 仿真实例

11.3 伺服系统三环的PID控制

11.3.1 伺服系统三环的PID控制原理

11.3.2 仿真实例

11.4 二质量伺服系统的PID控制

11.4.1 二质量伺服系统的PID控制原理

11.4.2 仿真实例

11.5 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制

11.5.1 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制原理

11.5.2 仿真实例

参考文献

第12章 迭代学习PID控制

12.1 迭代学习控制方法介绍

12.2 迭代学习控制基本原理

12.3 基本的迭代学习控制算法

12.4 基于PID型的迭代学习控制

12.4.1 系统描述

12.4.2 控制器设计

12.4.3 仿真实例

参考文献

第13章 挠性及奇异摄动系统的PD控制

13.1 基于输入成型的挠性机械系统PD控制

13.1.1 系统描述

13.1.2 控制器设计

13.1.3 输入成型器基本原理

13.1.4 仿真实例

13.2 基于奇异摄动理论的P控制

13.2.1 问题描述

13.2.2 模型分解

13.2.3 控制律设计

13.2.4 仿真实例

13.3 柔性机械臂的偏微分方程动力学建模

13.3.1 柔性机械臂的控制问题

13.3.2 柔性机械臂的偏微分方程建模

13.4 柔性机械臂分布式参数边界控制

13.4.1 模型描述

13.4.2 边界PD控制律设计

13.4.3 仿真实例

参考文献

第14章 机械手PID控制

14.1 机械手独立PD控制

14.1.1 控制律设计

14.1.2 收敛性分析

14.1.3 仿真实例

14.2 工作空间中机械手末端轨迹PD控制

14.2.1 工作空间直角坐标与关节角位置的转换

14.2.2 机械手在工作空间的建模

14.2.3 PD控制器的设计

14.2.4 仿真实例

14.3 工作空间中机械手末端的阻抗PD控制

14.3.1 问题的提出

14.3.2 阻抗模型的建立

14.3.3 控制器的设计

14.3.4 仿真实例

14.4 移动机器人的P+前馈控制

14.4.1 移动机器人运动学模型

14.4.2 位置控制律设计

14.4.3 姿态控制律设计

14.4.4 闭环系统的设计关键

14.4.5 仿真实例

参考文献

第15章 飞行器双闭环PD控制

15.1 基于双环设计的VTOL飞行器轨迹跟踪PD控制

15.1.1 VTOL模型描述

15.1.2 针对第一个子系统的控制

15.1.3 针对第二个子系统的控制

15.1.4 仿真实例

15.2 基于内外环的四旋翼飞行器的PD控制

15.2.1 四旋翼飞行器动力学模型

15.2.2 位置控制律设计

15.2.3 虚拟姿态角度的求解

15.2.4 姿态控制律设计

15.2.5 闭环系统的设计关键

15.2.6 仿真实例

参考文献

第16章 小车倒立摆系统的控制及GUI动画演示

16.1 小车倒立摆的H∞控制

16.1.1 系统描述

16.1.2 H∞控制器要求

16.1.3 基于Riccati方程的H∞控制

16.1.4 LMI及其MATLAB求解

16.1.5 基于LMI的H∞控制

16.1.6 仿真实例

16.2 单级倒立摆控制系统的GUI动画演示

16.2.1 GUI介绍

16.2.2 演示程序的构成

16.2.3 主程序的实现

16.2.4 演示界面的GUI设计

16.2.5 演示步骤

参考文献

第17章 其他控制方法的设计与仿真

17.1 单级倒立摆建模

17.2 倒立摆PD控制

17.2.1 系统描述

17.2.2 仿真实例

17.3 小车倒立摆的全状态反馈控制

17.3.1 系统描述

17.3.2 全状态反馈控制

17.3.3 仿真实例

17.4 输入/输出反馈线性化

17.4.1 系统描述

17.4.2 控制律设计

17.4.3 仿真实例

17.5 倒立摆反演控制

17.5.1 系统描述

17.5.2 控制律设计

17.5.3 仿真实例

17.6 倒立摆滑模控制

17.6.1 问题描述

17.6.2 控制律设计

17.6.3 仿真实例

17.7 自适应鲁棒滑模控制

17.7.1 问题的提出

17.7.2 自适应控制律的设计

17.7.3 仿真实例

参考文献

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