先进PID控制MATLAB仿真

• 作者：刘金琨 编著

• 出版社：电子工业出版社

• 定价：79.8

• ISBN：9787121288463

• 出版时间：2016年06月01日

目录

章基本的PID控制1
1.1PID控制原理1
1.2连续系统的模拟PID仿真2
1.2.1基本的PID控制2
1.2.2线性时变系统的PID控制8
1.3数字PID控制12
1.3.1位置式PID控制算法12
1.3.2连续系统的数字PID控制仿真13
1.3.3离散系统的数字PID控制仿真18
1.3.4增量式PID控制算法及仿真25
1.3.5积分分离PID控制算法及仿真26
1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真31
1.3.7梯形积分PID控制算法34
1.3.8变速积分PID算法及仿真34
1.3.9带滤波器的PID控制仿真38
1.3.10不完全微分PID控制算法及仿真44
1.3.11微分先行PID控制算法及仿真48
1.3.12带死区的PID控制算法及仿真51
1.3.13基于前馈补偿的PID控制算法及仿真55
1.3.14步进式PID控制算法及仿真57
1.3.15PID控制的方波响应60
1.3.16基于卡尔曼滤波器的PID控制62
1.4S函数介绍71
1.4.1S函数简介71
1.4.2S函数使用步骤72
1.4.3S函数的基本功能及重要参数设定72
1.4.4实例说明72
1.5PID研究新进展73
参考文献73
第2章PID控制器的整定75
2.1概述75
2.2基于响应曲线法的PID整定75
2.2.1基本原理75
2.2.2仿真实例76
2.3基于Ziegler-Nichols的频域响应PID整定79
2.3.1连续Ziegler-Nichols方法的PID整定79
2.3.2仿真实例80
2.3.3离散Ziegler-Nichols方法的PID整定83
2.3.4仿真实例83
2.4基于频域分析的PD整定87
2.4.1基本原理87
2.4.2仿真实例87
2.5基于相位裕度整定的PI控制89
2.5.1基本原理89
2.5.2仿真实例92
2.6基于极点配置的稳定PD控制94
2.6.1基本原理94
2.6.2仿真实例95
2.7基于临界比例度法的PID整定97
2.7.1基本原理97
2.7.2仿真实例98
2.8一类非线性整定的PID控制100
2.8.1基本原理100
2.8.2仿真实例102
2.9基于优化函数的PID整定104
2.9.1基本原理104
2.9.2仿真实例104
2.10基于NCD优化的PID整定106
2.10.1基本原理106
2.10.2仿真实例106
2.11基于NCD与优化函数结合的PID整定109
2.11.1基本原理109
2.11.2仿真实例110
2.12传递函数的频域测试111
2.12.1基本原理111
2.12.2仿真实例112
参考文献115
第3章时滞系统的PID控制116
3.1单回路PID控制系统116
3.2串级PID控制116
3.2.1串级PID控制原理116
3.2.2仿真实例117
3.3纯滞后系统的大林控制算法121
3.3.1大林控制算法原理121
3.3.2仿真实例121
3.4纯滞后系统的Smith控制算法123
3.4.1连续Smith预估控制123
3.4.2仿真实例125
3.4.3数字Smith预估控制127
3.4.4仿真实例128
参考文献133
第4章基于微分器的PID控制134
4.1基于全程快速微分器的PD控制134
4.1.1全程快速微分器134
4.1.2仿真实例134
4.2基于Levant微分器的PID控制143
4.2.1Levant微分器143
4.2.2仿真实例144
参考文献155
第5章基于观测器的PID控制156
5.1基于慢干扰观测器补偿的PID控制156
5.1.1系统描述156
5.1.2观测器设计156
5.1.3仿真实例157
5.2基于指数收敛干扰观测器的PID控制162
5.2.1系统描述163
5.2.2指数收敛干扰观测器的问题提出163
5.2.3指数收敛干扰观测器的设计163
5.2.4PID控制器的设计及分析164
5.2.5仿真实例164
5.3基于名义模型干扰观测器的PID控制171
5.3.1干扰观测器基本原理171
5.3.2干扰观测器的性能分析172
5.3.3干扰观测器鲁棒稳定性173
5.3.4低通滤波器Q(s)的设计175
5.3.5仿真实例176
5.4基于扩张观测器的PID控制181
5.4.1扩张观测器的设计181
5.4.2扩张观测器的分析181
5.4.3仿真实例184
5.5基于输出延迟观测器的PID控制198
5.5.1系统描述198
5.5.2输出延迟观测器的设计198
5.5.3仿真实例199
参考文献208
第6章自抗扰控制器及其PID控制209
6.1非线性跟踪微分器209
6.1.1微分器描述209
6.1.2仿真实例209
6.2安排过渡过程及PID控制214
6.2.1安排过渡过程214
6.2.2仿真实例214
6.3基于非线性扩张观测器的PID控制220
6.3.1系统描述220
6.3.2非线性扩张观测器220
6.3.3仿真实例221
6.4非线性PID控制233
6.4.1非线性PID控制算法233
6.4.2仿真实例234
6.5自抗扰控制236
6.5.1自抗扰控制结构236
6.5.2仿真实例237
参考文献246
第7章PD鲁棒自适应控制247
7.1稳定的PD控制算法247
7.1.1问题的提出247
7.1.2PD控制律的设计247
7.1.3仿真实例248
7.2基于模型的PI鲁棒控制251
7.2.1问题的提出251
7.2.2PD控制律的设计251
7.2.3稳定性分析252
7.2.4仿真实例252
7.3基于名义模型的机械手PI鲁棒控制256
7.3.1问题的提出256
7.3.2鲁棒控制律的设计257
7.3.3稳定性分析257
7.3.4仿真实例258
7.4基于Anti-windup的PID控制266
7.4.1Anti-windup基本原理266
7.4.2基于Anti-windup的PID控制266
7.4.3仿真实例267
7.5基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制271
7.5.1问题描述271
7.5.2控制律的设计与分析271
7.5.3仿真实例272
参考文献280
第8章模糊PD控制和专家PID控制281
8.1倒立摆稳定的PD控制281
8.1.1系统描述281
8.1.2控制律设计281
8.1.3仿真实例282
8.2基于自适应模糊补偿的倒立摆PD控制285
8.2.1问题描述285
8.2.2自适应模糊控制器设计与分析286
8.2.3稳定性分析287
8.2.4仿真实例288
8.3基于模糊规则表的模糊PD控制295
8.3.1基本原理295
8.3.2仿真实例296
8.4模糊自适应整定PID控制299
8.4.1模糊自适应整定PID控制原理299
8.4.2仿真实例301
8.5专家PID控制307
8.5.1专家PID控制原理307
8.5.2仿真实例308
参考文献310
第9章神经网络PID控制311
9.1基于单神经元网络的PID智能控制311
9.1.1几种典型的学习规则311
9.1.2单神经元自适应PID控制311
9.1.3改进的单神经元自适应PID控制312
9.1.4仿真实例313
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316
9.2.1控制律的设计316
9.2.2仿真实例317
9.3基于自适应神经网络补偿的PD控制320
9.3.1问题描述320
9.3.2自适应神经网络设计与分析321
9.3.3仿真实例323
参考文献328
0章基于差分进化的PID控制329
10.1差分进化算法的基本原理329
10.1.1差分进化算法的提出329
10.1.2标准差分进化算法329
10.1.3差分进化算法的基本流程330
10.1.4差分进化算法的参数设置331
10.2基于差分进化算法的函数优化332
10.3基于差分进化整定的PD控制335
10.3.1基本原理336
10.3.2基于差分进化的PD整定336
10.4基于摩擦模型辨识和补偿的PD控制340
10.4.1摩擦模型的在线参数辨识340
10.4.2仿真实例341
10.5基于最优轨迹规划的PID控制345
10.5.1问题的提出345
10.5.2一个简单的样条插值实例345
10.5.3最优轨迹的设计347
10.5.4最优轨迹的优化347
10.5.5仿真实例348
参考文献354
1章伺服系统PID控制355
11.1基于Lugre摩擦模型的PID控制355
11.1.1伺服系统的摩擦现象355
11.1.2伺服系统的LuGre摩擦模型355
11.1.3仿真实例356
11.2基于Stribeck摩擦模型的PID控制358
11.2.1Stribeck摩擦模型描述358
11.2.2一个典型伺服系统描述359
11.2.3仿真实例359
11.3伺服系统三环的PID控制367
11.3.1伺服系统三环的PID控制原理367
11.3.2仿真实例368
11.4二质量伺服系统的PID控制371
11.4.1二质量伺服系统的PID控制原理371
11.4.2仿真实例372
11.5伺服系统的模拟PD+数字前馈控制375
11.5.1伺服系统的模拟PD+数字前馈控制原理375
11.5.2仿真实例376
参考文献377
2章迭代学习PID控制378
12.1迭代学习控制方法介绍378
12.2迭代学习控制基本原理378
12.3基本的迭代学习控制算法379
12.4基于PID型的迭代学习控制379
12.4.1系统描述379
12.4.2控制器设计379
12.4.3仿真实例380
参考文献385
3章挠性及奇异摄动系统的PD控制386
13.1基于输入成型的挠性机械系统PD控制386
13.1.1系统描述386
13.1.2控制器设计386
13.1.3输入成型器基本原理386
13.1.4仿真实例388
13.2基于奇异摄动理论的P控制393
13.2.1问题描述394
13.2.2模型分解394
13.2.3控制律设计394
13.2.4仿真实例395
13.3柔性机械臂的偏微分方程动力学建模398
13.3.1柔性机械臂的控制问题398
13.3.2柔性机械臂的偏微分方程建模398
13.4柔性机械臂分布式参数边界控制402
13.4.1模型描述402
13.4.2边界PD控制律设计403
13.4.3仿真实例405
参考文献412
4章机械手PID控制413
14.1机械手独立PD控制413
14.1.1控制律设计413
14.1.2收敛性分析413
14.1.3仿真实例413
14.2工作空间中机械手末端轨迹PD控制417
14.2.1工作空间直角坐标与关节角位置的转换418
14.2.2机械手在工作空间的建模419
14.2.3PD控制器的设计419
14.2.4仿真实例420
14.3工作空间中机械手末端的阻抗PD控制426
14.3.1问题的提出426
14.3.2阻抗模型的建立427
14.3.3控制器的设计428
14.3.4仿真实例428
14.4移动机器人的P+前馈控制438
14.4.1移动机器人运动学模型439
14.4.2位置控制律设计439
14.4.3姿态控制律设计440
14.4.4闭环系统的设计关键441
14.4.5仿真实例441
参考文献448
5章飞行器双闭环PD控制450
15.1基于双环设计的VTOL飞行器轨迹跟踪PD控制450
15.1.1VTOL模型描述450
15.1.2针对个子系统的控制451
15.1.3针对第二个子系统的控制452
15.1.4仿真实例452
15.2基于内外环的四旋翼飞行器的PD控制459
15.2.1四旋翼飞行器动力学模型459
15.2.2位置控制律设计460
15.2.3虚拟姿态角度的求解461
15.2.4姿态控制律设计462
15.2.5闭环系统的设计关键463
15.2.6仿真实例464
参考文献473
6章小车倒立摆系统的控制及GUI动画演示474
16.1小车倒立摆的H∞控制474
16.1.1系统描述474
16.1.2H∞控制器要求475
16.1.3基于Riccati方程的H∞控制475
16.1.4LMI及其MATLAB求解476
16.1.5基于LMI的H∞控制477
16.1.6仿真实例477
16.2单级倒立摆控制系统的GUI动画演示485
16.2.1GUI介绍485
16.2.2演示程序的构成485
16.2.3主程序的实现485
16.2.4演示界面的GUI设计486
16.2.5演示步骤486
参考文献488
7章其他控制方法的设计与仿真489
17.1单级倒立摆建模489
17.2倒立摆PD控制490
17.2.1系统描述490
17.2.2仿真实例491
17.3小车倒立摆的全状态反馈控制494
17.3.1系统描述494
17.3.2全状态反馈控制494
17.3.3仿真实例495
17.4输入/输出反馈线性化503
17.4.1系统描述503
17.4.2控制律设计503
17.4.3仿真实例504
17.5倒立摆反演控制507
17.5.1系统描述508
17.5.2控制律设计508
17.5.3仿真实例509
17.6倒立摆滑模控制512
17.6.1问题描述512
17.6.2控制律设计512
17.6.3仿真实例513
17.7自适应鲁棒滑模控制518
17.7.1问题的提出518
17.7.2自适应控制律的设计518
17.7.3仿真实例519
参考文献526

内容简介