Scilab非常适于科学计算、控制系统分析、数字信号处理以及数字图像处理等领域,而且它是开源、免费的。本书介绍将Scilab语言应用于控制系统仿真与分析的方法,共分9章。第1章介绍Scilab软件并引出控制系统的概念。第2、3章分别从Scilab使用和控制系统的角度介绍必要的数学基础。第4章着重于传递函数的概念及其Scilab的仿真。第5、6章分别在时域和频域对控制系统的响应、动态性能和稳定性进行仿真与分析。第7～9章是现代控制理论部分,分别介绍了状态空间表达式的计算、状态的能控性与能观测性,以及状态反馈下的极点配置和带观测器的状态反馈系统的设计。
本书可供相关领域的工程技术人员、科研工作者参考和自学,也非常适于作高等理工科院校自动控制及相关专业本科生或研究生教材。
第1章 Scilab 软件与控制系统仿真1
1.1 Scilab 软件1
1.2 控制系统简介2
1.3 反馈在控制系统中的重要性4
1.4 经典控制理论和现代控制理论6
1.5 Scilab在控制系统中的仿真应用7
第2章 Scilab的安装与基本操作9
2.1 Scilab的安装10
2.2 Scilab的启动12
2.3 基本运算和说明15
2.4 特殊字符的使用18
2.5 向量与矩阵20
2.6 多项式的使用23
2.7 使用Scilab程序编辑器24
2.8 Scilab的绘图功能25
2.9 本章小结30
第3章 Scilab中控制系统的数学基础32
3.1 Scilab中复数的表示与计算32
3.2 拉普拉斯变换与反变换34
3.2.1 拉普拉斯变换及其基本性质35
3.2.2 Scilab中的拉普拉斯反变换37
3.3 Scilab中系统的特征向量与特征值43
3.3.1 控制系统的稳定性43
3.3.2 Scilab中的特征向量与特征值求解45
3.4 本章小结48
第4章 Scilab中控制系统的传递函数50
4.1 传递函数的基本概念50
4.2 控制系统结构图的三种基本连接方式51
4.3 求取实际系统的传递函数57
4.3.1 电气系统的传递函数57
4.3.2 机械系统的传递函数58
4.3.3 扭摆系统的传递函数59
4.4 用Scilab处理典型环节的传递函数60
4.5 本章小结69
第5章 Scilab中控制系统的时域分析71
5.1 用Scilab分析控制系统的时域响应71
5.1.1 一阶系统的响应72
5.1.2 二阶系统的响应73
5.2 用Scilab分析极点和零点对系统性能的影响79
5.2.1 极点对系统性能的影响80
5.2.2 零点对系统性能的影响86
5.3 Scilab中的劳斯稳定判据88
5.3.1 劳斯稳定判据的步骤88
5.3.2 用Scilab进行劳斯稳定性分析91
5.4 本章小结95
第6章 Scilab中控制系统的频域分析97
6.1 频域分析基础97
6.2 用Scilab求正弦输入的系统输出99
6.3 用Scilab绘制极坐标图101
6.3.1 用Scilab绘制典型环节的极坐标图101
6.3.2 用Scilab分析相位的超前与滞后103
6.4 用Scilab绘制伯德图106
6.4.1 用Scilab绘制典型环节的伯德图106
6.4.2 用Scilab分析系统的相位特性107
6.5 Scilab中的奈奎斯特稳定判据110
6.5.1 奈奎斯特稳定判据110
6.5.2 用Scilab绘制奈奎斯特曲线110
6.6 用Scilab计算系统的稳定裕度116
6.7 本章小结120
第7章 Scilab中控制系统的状态空间表达式122
7.1 现代控制理论基础122
7.2 用Scilab求解状态空间方程126
7.3 用Scilab求解系统状态空间表达式的特征标准型130
7.3.1 对角标准型133
7.3.2 约当（Jordan）标准型135
7.4 本章小结137
第8章 Scilab中控制系统的能控性与能观测性139
8.1 系统的能控性判据140
8.1.1 Scilab中的能控性分析141
8.1.2 状态能控性的标准型判据142
8.2 系统的能观测性判据146
8.2.1 Scilab中的能观测性分析146
8.2.2 状态能观测性的标准型判据148
8.3 本章小结152
第9章 Scilab中控制系统的状态反馈与状态观测器154
9.1 系统的状态反馈和极点配置154
9.1.1 状态反馈和极点配置155
9.1.2 利用Scilab完成状态反馈下的极点配置156
9.2 系统的状态观测器158
9.3 利用Scilab完成带观测器的状态反馈系统设计161
9.4 本章小结165
参考文献167
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