Scilab非常適于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)分析、數(shù)字信號(hào)處理以及數(shù)字圖像處理等領(lǐng)域,而且它是開源、免費(fèi)的。本書介紹將Scilab語言應(yīng)用于控制系統(tǒng)仿真與分析的方法,共分9章。第1章介紹Scilab軟件并引出控制系統(tǒng)的概念。第2、3章分別從Scilab使用和控制系統(tǒng)的角度介紹必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。第4章著重于傳遞函數(shù)的概念及其Scilab的仿真。第5、6章分別在時(shí)域和頻域?qū)刂葡到y(tǒng)的響應(yīng)、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性進(jìn)行仿真與分析。第7～9章是現(xiàn)代控制理論部分,分別介紹了狀態(tài)空間表達(dá)式的計(jì)算、狀態(tài)的能控性與能觀測性,以及狀態(tài)反饋下的極點(diǎn)配置和帶觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
本書可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、科研工作者參考和自學(xué),也非常適于作高等理工科院校自動(dòng)控制及相關(guān)專業(yè)本科生或研究生教材。
第1章 Scilab 軟件與控制系統(tǒng)仿真1
1.1 Scilab 軟件1
1.2 控制系統(tǒng)簡介2
1.3 反饋在控制系統(tǒng)中的重要性4
1.4 經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論6
1.5 Scilab在控制系統(tǒng)中的仿真應(yīng)用7
第2章 Scilab的安裝與基本操作9
2.1 Scilab的安裝10
2.2 Scilab的啟動(dòng)12
2.3 基本運(yùn)算和說明15
2.4 特殊字符的使用18
2.5 向量與矩陣20
2.6 多項(xiàng)式的使用23
2.7 使用Scilab程序編輯器24
2.8 Scilab的繪圖功能25
2.9 本章小結(jié)30
第3章 Scilab中控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)32
3.1 Scilab中復(fù)數(shù)的表示與計(jì)算32
3.2 拉普拉斯變換與反變換34
3.2.1 拉普拉斯變換及其基本性質(zhì)35
3.2.2 Scilab中的拉普拉斯反變換37
3.3 Scilab中系統(tǒng)的特征向量與特征值43
3.3.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性43
3.3.2 Scilab中的特征向量與特征值求解45
3.4 本章小結(jié)48
第4章 Scilab中控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)50
4.1 傳遞函數(shù)的基本概念50
4.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的三種基本連接方式51
4.3 求取實(shí)際系統(tǒng)的傳遞函數(shù)57
4.3.1 電氣系統(tǒng)的傳遞函數(shù)57
4.3.2 機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)58
4.3.3 扭擺系統(tǒng)的傳遞函數(shù)59
4.4 用Scilab處理典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)60
4.5 本章小結(jié)69
第5章 Scilab中控制系統(tǒng)的時(shí)域分析71
5.1 用Scilab分析控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)71
5.1.1 一階系統(tǒng)的響應(yīng)72
5.1.2 二階系統(tǒng)的響應(yīng)73
5.2 用Scilab分析極點(diǎn)和零點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響79
5.2.1 極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響80
5.2.2 零點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響86
5.3 Scilab中的勞斯穩(wěn)定判據(jù)88
5.3.1 勞斯穩(wěn)定判據(jù)的步驟88
5.3.2 用Scilab進(jìn)行勞斯穩(wěn)定性分析91
5.4 本章小結(jié)95
第6章 Scilab中控制系統(tǒng)的頻域分析97
6.1 頻域分析基礎(chǔ)97
6.2 用Scilab求正弦輸入的系統(tǒng)輸出99
6.3 用Scilab繪制極坐標(biāo)圖101
6.3.1 用Scilab繪制典型環(huán)節(jié)的極坐標(biāo)圖101
6.3.2 用Scilab分析相位的超前與滯后103
6.4 用Scilab繪制伯德圖106
6.4.1 用Scilab繪制典型環(huán)節(jié)的伯德圖106
6.4.2 用Scilab分析系統(tǒng)的相位特性107
6.5 Scilab中的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)110
6.5.1 奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)110
6.5.2 用Scilab繪制奈奎斯特曲線110
6.6 用Scilab計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度116
6.7 本章小結(jié)120
第7章 Scilab中控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式122
7.1 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)122
7.2 用Scilab求解狀態(tài)空間方程126
7.3 用Scilab求解系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的特征標(biāo)準(zhǔn)型130
7.3.1 對角標(biāo)準(zhǔn)型133
7.3.2 約當(dāng)（Jordan）標(biāo)準(zhǔn)型135
7.4 本章小結(jié)137
第8章 Scilab中控制系統(tǒng)的能控性與能觀測性139
8.1 系統(tǒng)的能控性判據(jù)140
8.1.1 Scilab中的能控性分析141
8.1.2 狀態(tài)能控性的標(biāo)準(zhǔn)型判據(jù)142
8.2 系統(tǒng)的能觀測性判據(jù)146
8.2.1 Scilab中的能觀測性分析146
8.2.2 狀態(tài)能觀測性的標(biāo)準(zhǔn)型判據(jù)148
8.3 本章小結(jié)152
第9章 Scilab中控制系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器154
9.1 系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和極點(diǎn)配置154
9.1.1 狀態(tài)反饋和極點(diǎn)配置155
9.1.2 利用Scilab完成狀態(tài)反饋下的極點(diǎn)配置156
9.2 系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器158
9.3 利用Scilab完成帶觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)161
9.4 本章小結(jié)165
參考文獻(xiàn)167
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