先進(jìn)PID控制MATLAB仿真（第4版）

目 錄第1章 基本的PID控制 11.1 PID控制原理 11.2 連續(xù)系統(tǒng)的模擬PID仿真 21.2.1 基本的PID控制 21.2.2 線性時(shí)變系統(tǒng)的PID控制 81.3 數(shù)字PID控制 121.3.1 位置式PID控制算法 121.3.2 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字PID控制仿真 131.3.3 離散系統(tǒng)的數(shù)字PID控制仿真 181.3.4 增量式PID控制算法及仿真 251.3.5 積分分離PID控制算法及仿真 261.3.6 抗積分飽和PID控制算法及仿真 311.3.7 梯形積分PID控制算法 341.3.8 變速積分PID算法及仿真 341.3.9 帶濾波器的PID控制仿真 381.3.10 不完全微分PID控制算法及仿真 441.3.11 微分先行PID控制算法及仿真 481.3.12 帶死區(qū)的PID控制算法及仿真 511.3.13 基于前饋補(bǔ)償?shù)腜ID控制算法及仿真 551.3.14 步進(jìn)式PID控制算法及仿真 571.3.15 PID控制的方波響應(yīng) 601.3.16 基于卡爾曼濾波器的PID控制 621.4 S函數(shù)介紹 711.4.1 S函數(shù)簡介 711.4.2 S函數(shù)使用步驟 721.4.3 S函數(shù)的基本功能及重要參數(shù)設(shè)定 721.4.4 實(shí)例說明 721.5 PID研究新進(jìn)展 73參考文獻(xiàn) 73第2章 PID控制器的整定 752.1 概述 752.2 基于響應(yīng)曲線法的PID整定 752.2.1 基本原理 752.2.2 仿真實(shí)例 762.3 基于Ziegler-Nichols的頻域響應(yīng)PID整定 792.3.1 連續(xù)Ziegler-Nichols方法的PID整定 792.3.2 仿真實(shí)例 802.3.3 離散Ziegler-Nichols方法的PID整定 832.3.4 仿真實(shí)例 832.4 基于頻域分析的PD整定 872.4.1 基本原理 872.4.2 仿真實(shí)例 872.5 基于相位裕度整定的PI控制 892.5.1 基本原理 892.5.2 仿真實(shí)例 922.6 基于極點(diǎn)配置的穩(wěn)定PD控制 942.6.1 基本原理 942.6.2 仿真實(shí)例 952.7 基于臨界比例度法的PID整定 972.7.1 基本原理 972.7.2 仿真實(shí)例 982.8 一類非線性整定的PID控制 1002.8.1 基本原理 1002.8.2 仿真實(shí)例 1022.9 基于優(yōu)化函數(shù)的PID整定 1042.9.1 基本原理 1042.9.2 仿真實(shí)例 1042.10 基于NCD優(yōu)化的PID整定 1062.10.1 基本原理 1062.10.2 仿真實(shí)例 1062.11 基于NCD與優(yōu)化函數(shù)結(jié)合的PID整定 1092.11.1 基本原理 1092.11.2 仿真實(shí)例 1102.12 傳遞函數(shù)的頻域測(cè)試 1112.12.1 基本原理 1112.12.2 仿真實(shí)例 112參考文獻(xiàn) 115第3章 時(shí)滯系統(tǒng)的PID控制 1163.1 單回路PID控制系統(tǒng) 1163.2 串級(jí)PID控制 1163.2.1 串級(jí)PID控制原理 1163.2.2 仿真實(shí)例 1173.3 純滯后系統(tǒng)的大林控制算法 1213.3.1 大林控制算法原理 1213.3.2 仿真實(shí)例 1213.4 純滯后系統(tǒng)的Smith控制算法 1233.4.1 連續(xù)Smith預(yù)估控制 1233.4.2 仿真實(shí)例 1253.4.3 數(shù)字Smith預(yù)估控制 1273.4.4 仿真實(shí)例 128參考文獻(xiàn) 133第4章 基于微分器的PID控制 1344.1 基于全程快速微分器的PD控制 1344.1.1 全程快速微分器 1344.1.2 仿真實(shí)例 1344.2 基于Levant微分器的PID控制 1434.2.1 Levant微分器 1434.2.2 仿真實(shí)例 144參考文獻(xiàn) 155第5章 基于觀測(cè)器的PID控制 1565.1 基于慢干擾觀測(cè)器補(bǔ)償?shù)腜ID控制 1565.1.1 系統(tǒng)描述 1565.1.2 觀測(cè)器設(shè)計(jì) 1565.1.3 仿真實(shí)例 1575.2 基于指數(shù)收斂干擾觀測(cè)器的PID控制 1625.2.1 系統(tǒng)描述 1635.2.2 指數(shù)收斂干擾觀測(cè)器的問題提出 1635.2.3 指數(shù)收斂干擾觀測(cè)器的設(shè)計(jì) 1635.2.4 PID控制器的設(shè)計(jì)及分析 1645.2.5 仿真實(shí)例 1645.3 基于名義模型干擾觀測(cè)器的PID控制 1715.3.1 干擾觀測(cè)器基本原理 1715.3.2 干擾觀測(cè)器的性能分析 1725.3.3 干擾觀測(cè)器魯棒穩(wěn)定性 1735.3.4 低通濾波器Q(s)的設(shè)計(jì) 1755.3.5 仿真實(shí)例 1765.4 基于擴(kuò)張觀測(cè)器的PID控制 1815.4.1 擴(kuò)張觀測(cè)器的設(shè)計(jì) 1815.4.2 擴(kuò)張觀測(cè)器的分析 1815.4.3 仿真實(shí)例 1845.5 基于輸出延遲觀測(cè)器的PID控制 1985.5.1 系統(tǒng)描述 1985.5.2 輸出延遲觀測(cè)器的設(shè)計(jì) 1985.5.3 仿真實(shí)例 199參考文獻(xiàn) 208第6章 自抗擾控制器及其PID控制 2096.1 非線性跟蹤微分器 2096.1.1 微分器描述 2096.1.2 仿真實(shí)例 2096.2 安排過渡過程及PID控制 2146.2.1 安排過渡過程 2146.2.2 仿真實(shí)例 2146.3 基于非線性擴(kuò)張觀測(cè)器的PID控制 2206.3.1 系統(tǒng)描述 2206.3.2 非線性擴(kuò)張觀測(cè)器 2206.3.3 仿真實(shí)例 2216.4 非線性PID控制 2336.4.1 非線性PID控制算法 2336.4.2 仿真實(shí)例 2346.5 自抗擾控制 2366.5.1 自抗擾控制結(jié)構(gòu) 2366.5.2 仿真實(shí)例 237參考文獻(xiàn) 246第7章 PD魯棒自適應(yīng)控制 2477.1 穩(wěn)定的PD控制算法 2477.1.1 問題的提出 2477.1.2 PD控制律的設(shè)計(jì) 2477.1.3 仿真實(shí)例 2487.2 基于模型的PI魯棒控制 2517.2.1 問題的提出 2517.2.2 PD控制律的設(shè)計(jì) 2517.2.3 穩(wěn)定性分析 2527.2.4 仿真實(shí)例 2527.3 基于名義模型的機(jī)械手PI魯棒控制 2567.3.1 問題的提出 2567.3.2 魯棒控制律的設(shè)計(jì) 2577.3.3 穩(wěn)定性分析 2577.3.4 仿真實(shí)例 2587.4 基于Anti-windup的PID控制 2667.4.1 Anti-windup基本原理 2667.4.2 基于Anti-windup的PID控制 2667.4.3 仿真實(shí)例 2677.5 基于PD增益自適應(yīng)調(diào)節(jié)的模型參考自適應(yīng)控制 2717.5.1 問題描述 2717.5.2 控制律的設(shè)計(jì)與分析 2717.5.3 仿真實(shí)例 272參考文獻(xiàn) 280第8章 模糊PD控制和專家PID控制 2818.1 倒立擺穩(wěn)定的PD控制 2818.1.1 系統(tǒng)描述 2818.1.2 控制律設(shè)計(jì) 2818.1.3 仿真實(shí)例 2828.2 基于自適應(yīng)模糊補(bǔ)償?shù)牡沽[PD控制 2858.2.1 問題描述 2858.2.2 自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計(jì)與分析 2868.2.3 穩(wěn)定性分析 2878.2.4 仿真實(shí)例 2888.3 基于模糊規(guī)則表的模糊PD控制 2958.3.1 基本原理 2958.3.2 仿真實(shí)例 2968.4 模糊自適應(yīng)整定PID控制 2998.4.1 模糊自適應(yīng)整定PID控制原理 2998.4.2 仿真實(shí)例 3018.5 專家PID控制 3078.5.1 專家PID控制原理 3078.5.2 仿真實(shí)例 308參考文獻(xiàn) 310第9章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制 3119.1 基于單神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的PID智能控制 3119.1.1 幾種典型的學(xué)習(xí)規(guī)則 3119.1.2 單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制 3119.1.3 改進(jìn)的單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制 3129.1.4 仿真實(shí)例 3139.2 基于二次型性能指標(biāo)學(xué)習(xí)算法的單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制 3169.2.1 控制律的設(shè)計(jì) 3169.2.2 仿真實(shí)例 3179.3 基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償?shù)腜D控制 3209.3.1 問題描述 3209.3.2 自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與分析 3219.3.3 仿真實(shí)例 323參考文獻(xiàn) 328第10章 基于差分進(jìn)化的PID控制 32910.1 差分進(jìn)化算法的基本原理 32910.1.1 差分進(jìn)化算法的提出 32910.1.2 標(biāo)準(zhǔn)差分進(jìn)化算法 32910.1.3 差分進(jìn)化算法的基本流程 33010.1.4 差分進(jìn)化算法的參數(shù)設(shè)置 33110.2 基于差分進(jìn)化算法的函數(shù)優(yōu)化 33210.3 基于差分進(jìn)化整定的PD控制 33510.3.1 基本原理 33610.3.2 基于差分進(jìn)化的PD整定 33610.4 基于摩擦模型辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)腜D控制 34010.4.1 摩擦模型的在線參數(shù)辨識(shí) 34010.4.2 仿真實(shí)例 34110.5 基于最優(yōu)軌跡規(guī)劃的PID控制 34510.5.1 問題的提出 34510.5.2 一個(gè)簡單的樣條插值實(shí)例 34510.5.3 最優(yōu)軌跡的設(shè)計(jì) 34710.5.4 最優(yōu)軌跡的優(yōu)化 34710.5.5 仿真實(shí)例 348參考文獻(xiàn) 354第11章 伺服系統(tǒng)PID控制 35511.1 基于Lugre摩擦模型的PID控制 35511.1.1 伺服系統(tǒng)的摩擦現(xiàn)象 35511.1.2 伺服系統(tǒng)的LuGre摩擦模型 35511.1.3 仿真實(shí)例 35611.2 基于Stribeck摩擦模型的PID控制 35811.2.1 Stribeck摩擦模型描述 35811.2.2 一個(gè)典型伺服系統(tǒng)描述 35911.2.3 仿真實(shí)例 35911.3 伺服系統(tǒng)三環(huán)的PID控制 36711.3.1 伺服系統(tǒng)三環(huán)的PID控制原理 36711.3.2 仿真實(shí)例 36811.4 二質(zhì)量伺服系統(tǒng)的PID控制 37111.4.1 二質(zhì)量伺服系統(tǒng)的PID控制原理 37111.4.2 仿真實(shí)例 37211.5 伺服系統(tǒng)的模擬PD+數(shù)字前饋控制 37511.5.1 伺服系統(tǒng)的模擬PD+數(shù)字前饋控制原理 37511.5.2 仿真實(shí)例 376參考文獻(xiàn) 377第12章 迭代學(xué)習(xí)PID控制 37812.1 迭代學(xué)習(xí)控制方法介紹 37812.2 迭代學(xué)習(xí)控制基本原理 37812.3 基本的迭代學(xué)習(xí)控制算法 37912.4 基于PID型的迭代學(xué)習(xí)控制 37912.4.1 系統(tǒng)描述 37912.4.2 控制器設(shè)計(jì) 37912.4.3 仿真實(shí)例 380參考文獻(xiàn) 385第13章 撓性及奇異攝動(dòng)系統(tǒng)的PD控制 38613.1 基于輸入成型的撓性機(jī)械系統(tǒng)PD控制 38613.1.1 系統(tǒng)描述 38613.1.2 控制器設(shè)計(jì) 38613.1.3 輸入成型器基本原理 38613.1.4 仿真實(shí)例 38813.2 基于奇異攝動(dòng)理論的P控制 39313.2.1 問題描述 39413.2.2 模型分解 39413.2.3 控制律設(shè)計(jì) 39413.2.4 仿真實(shí)例 39513.3 柔性機(jī)械臂的偏微分方程動(dòng)力學(xué)建模 39813.3.1 柔性機(jī)械臂的控制問題 39813.3.2 柔性機(jī)械臂的偏微分方程建模 39813.4 柔性機(jī)械臂分布式參數(shù)邊界控制 40213.4.1 模型描述 40213.4.2 邊界PD控制律設(shè)計(jì) 40313.4.3 仿真實(shí)例 405參考文獻(xiàn) 412第14章 機(jī)械手PID控制 41314.1 機(jī)械手獨(dú)立PD控制 41314.1.1 控制律設(shè)計(jì) 41314.1.2 收斂性分析 41314.1.3 仿真實(shí)例 41314.2 工作空間中機(jī)械手末1