圖書信息
書名:先進PID控制MATLAB仿真
作 者：劉金琨
出版社：電子工業出版社
出版時間：2011年3月1日
ISBN:9787121130496
開本：16開
定價:59.80元
內容簡介
《先進PID控制MATLAB仿真(第3版)》系統地介紹了PID控制的幾種設計方法，是作者多年來從事控制系統教學和科研工作的結晶，同時融入了國內外同行近年來所取得的最新成果。全書共分14章，包括基本的PID控制、PID控制器的整定、時滯系統的PID控制、基於微分器的PID控制、基於觀測器的PID控制、自抗擾控制器及其PID控制、PD魯棒自適應控制、模糊PD控制和專家PID控制、神經PID控制、基於遺傳算法整定的PID控制、伺服系統PID控制、疊代學習PID控制其他控制方法的設計與仿真，以及PID實時控制的C++語言設計及套用。每種方法都給出了算法推導、實例分析和相應的MATLAB仿真設計程式。
作者簡介
劉金琨，遼寧人，1965年生。分別於1989年7月、1994年3月和1997年3月獲東北大學工學學士、工學碩士和工學博士學位。1997年3月至1998年12月在浙江大學工業控制技術研究所做博士後研究工作。1999年1月至1999年7月在香港科技大學從事合作研究。1999年11月至今在北京航空航天大學自動化學院從事教學與科研工作，現任教授，博士導師。主講“智慧型控制”、“工業過程控制”和“系統辨識”等課程。研究方向為控制理論與套用。自從從事研究工作以來，主持國家自然基金等科研項目10餘項，以第一作者發表學術論文70餘篇。曾出版《智慧型控制》、《先進PID控制及其MATLAB仿真》、《機器人控制系統的設計與Matlab仿真》、《滑模變結構控制MATLAB仿真》和《微分器設計與套用——信號濾波與求導》等著作。
圖書目錄
第1章基本的PID控制1
1.1PID控制原理1
1.2連續系統的模擬PID仿真2
1.2.1基本的PID控制2
1.2.2線性時變系統的PID控制8
1.3數字PID控制12
1.3.1位置式PID控制算法12
1.3.2連續系統的數字PID控制仿真13
1.3.3離散系統的數字PID控制仿真19
1.3.4增量式PID控制算法及仿真25
1.3.5積分分離PID控制算法及仿真27
1.3.6抗積分飽和PID控制算法及仿真32
1.3.7梯形積分PID控制算法35
1.3.8變速積分PID算法及仿真35
1.3.9帶濾波器的PID控制仿真39
1.3.10不完全微分PID控制算法及仿真45
1.3.11微分先行PID控制算法及仿真49
1.3.12帶死區的PID控制算法及仿真52
1.3.13基於前饋補償的PID控制算法及仿真56
1.3.14步進式PID控制算法及仿真59
1.3.15PID控制的方波回響61
1.3.16基於卡爾曼濾波器的PID控制64
1.4S函式介紹73
1.4.1S函式簡介73
1.4.2S函式使用步驟73
1.4.3S函式的基本功能及重要參數設定73
1.4.4實例說明74
1.5PID研究新進展74
第2章PID控制器的整定76
2.1概述76
2.2基於回響曲線法的PID整定76
2.2.1基本原理76
2.2.2仿真實例77
2.3基於Ziegler-Nichols的頻域回響PID整定81
2.3.1連續Ziegler-Nichols方法的PID整定81
2.3.2仿真實例81
2.3.3離散Ziegler-Nichols方法的PID整定84
2.3.4仿真實例84
2.4基於頻域分析的PD整定88
2.4.1基本原理88
2.4.2仿真實例88
2.5基於相位裕度整定的PI控制91
2.5.1基本原理91
2.5.2仿真實例94
2.6基於極點配置的穩定PD控制95
2.6.1基本原理95
2.6.2仿真實例96
2.7基於臨界比例度法的PID整定98
2.7.1基本原理98
2.7.2仿真實例99
2.8一類非線性整定的PID控制101
2.8.1基本原理101
2.8.2仿真實例103
2.9基於最佳化函式的PID整定105
2.9.1基本原理105
2.9.2仿真實例105
2.10基於NCD最佳化的PID整定107
2.10.1基本原理107
2.10.2仿真實例107
2.11基於NCD與最佳化函式結合的PID整定111
2.11.1基本原理111
2.11.2仿真實例111
2.12傳遞函式的頻域測試113
2.12.1基本原理113
2.12.2仿真實例114
第3章時滯系統的PID控制117
3.1單迴路PID控制系統117
3.2串級PID控制117
3.2.1串級PID控制原理117
3.2.2仿真實例118
3.3純滯後系統的大林控制算法122
3.3.1大林控制算法原理122
3.3.2仿真實例122
3.4純滯後系統的Smith控制算法124
3.4.1連續Smith預估控制125
3.4.2仿真實例126
3.4.3數字Smith預估控制128
3.4.4仿真實例129
第4章基於微分器的PID控制134
4.1基於全程快速微分器的PID控制134
4.1.1全程快速微分器134
4.1.2仿真實例134
4.2基於Levant微分器的PID控制143
4.2.1Levant微分器143
4.2.2仿真實例144
第5章基於觀測器的PID控制156
5.1基於慢干擾觀測器補償的PID控制156
5.1.1系統描述156
5.1.2觀測器設計156
5.1.3仿真實例157
5.2基於干擾觀測器的PID控制162
5.2.1干擾觀測器基本原理162
5.2.2干擾觀測器的性能分析164
5.2.3干擾觀測器魯棒穩定性166
5.2.4低通濾波器的設計167
5.2.5仿真實例168
5.3基於擴張觀測器的PID控制172
5.3.1擴張觀測器的設計172
5.3.2擴張觀測器的分析173
5.3.3仿真實例175
5.4基於輸出延遲觀測器的PID控制189
5.4.1系統描述189
5.4.2輸出延遲觀測器的設計189
5.4.3延遲觀測器的分析190
5.4.4仿真實例191
第6章自抗擾控制器及其PID控制201
6.1非線性跟蹤微分器201
6.1.1微分器描述201
6.1.2仿真實例201
6.2安排過渡過程及PID控制205
6.2.1安排過渡過程205
6.2.2仿真實例206
6.3基於非線性擴張觀測器的PID控制212
6.3.1系統描述212
6.3.2非線性擴張觀測器212
6.3.3仿真實例213
6.4非線性PID控制225
6.4.1非線性PID控制算法225
6.4.2仿真實例225
6.5自抗擾控制228
6.5.1自抗擾控制結構228
6.5.2仿真實例228
第7章PD魯棒自適應控制239
7.1撓性太空飛行器穩定PD魯棒控制239
7.1.1撓性太空飛行器建模239
7.1.2PD控制器的設計240
7.1.3仿真實例240
7.2基於名義模型的機械手PI魯棒控制245
7.2.1問題的提出245
7.2.2魯棒控制律的設計246
7.2.3穩定性分析246
7.2.4仿真實例247
7.3基於Anti-windup的PID控制255
7.3.1Anti-windup基本原理255
7.3.2基於Anti-windup的PID控制255
7.3.3仿真實例256
7.4基於PD增益自適應調節的模型參考自適應控制259
7.4.1問題描述259
7.4.2控制律的設計與分析260
7.4.3仿真實例261
第8章模糊PD控制和專家PID控制270
8.1倒立擺穩定的PD控制270
8.1.1系統描述270
8.1.2控制律設計270
8.1.3仿真實例271
8.2基於自適應模糊補償的倒立擺PD控制274
8.2.1問題描述274
8.2.2自適應模糊控制器設計與分析275
8.2.3穩定性分析276
8.2.4仿真實例277
8.3基於模糊規則表的模糊PD控制284
8.3.1基本原理284
8.3.2仿真實例285
8.4模糊自適應整定PID控制288
8.4.1模糊自適應整定PID控制原理288
8.4.2仿真實例291
8.5專家PID控制296
8.5.1專家PID控制原理296
8.5.2仿真實例297
第9章神經PID控制301
9.1基於單神經元網路的PID智慧型控制301
9.1.1幾種典型的學習規則301
9.1.2單神經元自適應PID控制301
9.1.3改進的單神經元自適應PID控制302
9.1.4仿真實例303
9.1.5基於二次型性能指標學習算法的單神經元自適應PID控制305
9.1.6仿真實例306
9.2基於RBF神經網路整定的PID控制309
9.2.1RBF神經網路模型309
9.2.2RBF網路PID整定原理310
9.2.3仿真實例311
9.3基於自適應神經網路補償的倒立擺PD控制316
9.3.1問題描述316
9.3.2自適應神經網路設計與分析316
9.3.3仿真實例319
第10章基於遺傳算法整定的PID控制325
10.1遺傳算法的基本原理325
10.2遺傳算法的最佳化設計326
10.2.1遺傳算法的構成要素326
10.2.2遺傳算法的套用步驟326
10.3遺傳算法求函式極大值327
10.3.1二進制編碼遺傳算法求函式極大值327
10.3.2實數編碼遺傳算法求函式極大值331
10.4基於遺傳算法的PID整定334
10.4.1基於遺傳算法的PID整定原理335
10.4.2基於實數編碼遺傳算法的PID整定337
10.4.3基於二進制編碼遺傳算法的PID整定341
10.4.4基於自適應線上遺傳算法整定的PD控制347
10.5基於摩擦模型補償的PD控制352
10.5.1摩擦模型辨識352
10.5.2仿真實例353
第11章伺服系統PID控制359
11.1基於LuGre摩擦模型的PID控制359
11.1.1伺服系統的摩擦現象359
11.1.2伺服系統的LuGre摩擦模型359
11.1.3仿真實例360
11.2基於Stribeck摩擦模型的PID控制362
11.2.1Stribeck摩擦模型描述362
11.2.2一個典型伺服系統描述363
11.2.3仿真實例364
11.3伺服系統三環的PID控制371
11.3.1伺服系統三環的PID控制原理371
11.3.2仿真實例372
11.4二質量伺服系統的PID控制375
11.4.1二質量伺服系統的PID控制原理375
11.4.2仿真實例377
11.5伺服系統的模擬PD+數字前饋控制379
11.5.1伺服系統的模擬PD+數字前饋控制原理379
11.5.2仿真實例380
第12章疊代學習PID控制382
12.1疊代學習控制方法介紹382
12.2疊代學習控制基本原理382
12.3基本的疊代學習控制算法383
12.4基於PID型的疊代學習控制383
12.4.1系統描述383
12.4.2控制器設計384
12.4.3仿真實例384
第13章其他控制方法的設計與仿真390
13.1單級倒立擺建模390
13.2倒立擺PD控制391
13.2.1系統描述391
13.2.2仿真實例391
13.3單級倒立擺的全狀態反饋控制394
13.3.1系統描述394
13.3.2全狀態反饋控制395
13.3.3仿真實例395
13.4輸入/輸出反饋線性化403
13.4.1系統描述403
13.4.2控制律設計404
13.4.3仿真實例404
13.5倒立擺反演控制408
13.5.1系統描述408
13.5.2控制律設計408
13.5.3仿真實例409
13.6倒立擺滑模控制413
13.6.1問題描述413
13.6.2控制律設計413
13.6.3仿真實例414
13.7自適應魯棒控制419
13.7.1問題的提出419
13.7.2自適應控制律的設計419
13.7.3仿真實例420
13.8單級倒立擺的H∞控制427
13.8.1系統描述427
13.8.2H∞控制器要求428
13.8.3基於Riccati方程的H∞控制429
13.8.4基於LMI的H∞控制429
13.8.5仿真實例431
13.9基於GUI的倒立擺控制動畫演示438
13.9.1GUI介紹438
13.9.2演示程式的構成439
13.9.3主程式的實現439
13.9.4演示界面的GUI設計439
13.9.5演示步驟440
第14章PID實時控制的C++語言設計及套用442
14.1控制系統仿真的C++實現442
14.2基於C++的三軸飛行模擬轉台伺服系統PID實時控制444
14.2.1控制系統構成445
14.2.2實時控制程式分析445
14.2.3仿真實例449
附錄A常用符號說明459
參考文獻460
