先进PID控制及其MATLAB仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:刘金琨

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:2003-1-1

价格:36.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787505384279

丛书系列:

图书标签:

• PID
• 自动控制
• MATLAB
• 1221
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• 仿真
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• 控制系统
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• 智能控制
• 现代控制

好的，这是一份关于一本假想图书的详细简介，内容将完全围绕该书所涉及的特定主题进行深入阐述，而不涉及“先进PID控制及其MATLAB仿真”的内容。 --- 书名：《现代电力电子变换器的建模与优化控制》 内容简介 本书聚焦于当代电力电子技术领域的核心挑战——高效、稳定且高性能的电力变换器系统设计与控制。随着可再生能源并网、电动汽车动力系统以及高密度电源需求的激增，对功率变换器的动态响应、稳态精度以及对电网扰动的鲁棒性提出了前所未有的要求。本书旨在提供一套全面而深入的理论框架与实践指导，以应对这些复杂系统所固有的非线性和时变特性。 第一部分：电力电子变换器的高级系统建模 本书的开篇建立在扎实的数学建模基础上。我们首先探讨了不同拓扑结构（如三电平、多电平、矩阵变换器）在不同工作状态下的精确建模方法。与传统的基于平均值的模型不同，本书强调了非线性状态空间模型的构建，这对于分析系统的全局稳定性和预测其在极端条件下的行为至关重要。 特别地，我们详细阐述了平均化模型（Averaged Models）的推导过程，包括利用基尔霍夫定律、能量守恒原理以及零动态概念。对于开关过程的精确描述，我们引入了混合系统理论，用以捕捉开关动作带来的不连续性，这对于理解系统的次谐波振荡和开关噪声具有关键作用。此外，针对含有大量电容和电感的复杂系统，我们引入了端口哈密顿系统（PHS）的建模方法，这种方法能够更好地保持系统的能量结构，为后续的能量守恒控制奠定理论基础。 第二部分：变换器系统的非线性控制理论应用 在准确建模的基础上，本书深入研究了如何运用前沿的非线性控制技术来克服传统线性控制器（如标准的PI控制）的局限性。 滑模控制（SMC）是本书的重要组成部分。我们不仅讨论了标准的SMC设计，还着重分析了其对参数不确定性和外部扰动的敏感性。为解决“抖振”（Chattering）问题，本书详细介绍了高阶滑模控制（HOSM）和自适应滑模控制（ASMC）的设计与收敛性证明。通过具体的应用案例，读者将理解如何设计具有有限时间收敛特性的控制律。 基于Lyapunov函数的稳定性分析贯穿始终。我们采用多层级的Lyapunov函数设计，用于证明闭环系统的全局渐近稳定性和有限时间稳定性。这些分析方法被应用于各种DC/DC和DC/AC变换器，确保了控制系统的理论可靠性。 模型预测控制（MPC）作为一种前瞻性控制策略，在电力电子领域展现出巨大潜力。本书详尽解析了MPC的基本原理，包括目标函数（Cost Function）的构建、约束条件的有效处理（如电压和电流的限幅）、以及在离散时间系统中的滚动优化求解方法。我们探讨了如何利用模型预测的优势，实现对开关频率的有效管理，并显著提升系统的动态性能。 第三部分：面向性能优化的控制策略 为了进一步榨取变换器系统的性能潜力，本书引入了一系列面向特定性能指标的优化控制方法。 鲁棒控制方面，我们侧重于$mathcal{H}_{infty}$ 控制和$mu$ 综合设计。通过频率响应分析和奇异值分解，读者将学会如何设计对模型误差和外部干扰具有最小敏感度的控制器，这在电网阻抗不确定性较高的并网应用中至关重要。 针对高精度控制需求，自适应控制技术得到了深入探讨。我们展示了如何设计基于误差反馈的自适应律，使得控制器参数能够实时跟踪变换器内部参数的变化（例如，开关器件温度引起的电阻变化），从而维持最优的控制性能。 四元数与基于几何的控制：为了更简洁地处理三相系统的旋转参考系问题，本书介绍了一种基于四元数的建模方法，并将其应用于定向控制（Vector Control），提供了比传统Park/Clark变换更紧凑的控制结构，特别是在处理系统奇异点时表现出优势。 第四部分：仿真与实验验证 虽然本书侧重于理论发展，但所有提出的控制算法均配有详尽的仿真平台实现指南。我们重点介绍了如何利用高级仿真工具（如Simscape Power Systems）搭建高保真度的开关级模型，并精确地集成非线性控制器。通过对比实验结果，读者可以直观地看到先进控制方法相对于传统方法的性能飞跃，尤其是在瞬态响应和抗扰动能力方面的提升。 目标读者 本书适合于电力电子、自动控制、电气工程及相关领域的研究生、科研人员以及需要掌握下一代功率变换器控制技术的高级工程师。阅读本书需要具备自动控制理论和电力电子电路的基础知识。掌握这些高级控制技术，将使读者有能力设计出超越现有行业标准的、高可靠性和高效率的电力电子系统。

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刚进公司的时候给我分配的任务是搞控制算法部分，少不了要熟悉各种控制思想，企业工厂里最常用也就是PID了，以前只知道经典PID，增量PID，串联PID，不晓得PID还可以有那么多衍生版本，刘老师的书真是让人大开眼界。 不过平时我写的程序都是C（嵌入式），因此那些matlab程序与我...

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这本书对于**特殊工况下的PID策略**的探讨，简直是打开了我的新世界大门。传统的PID大多基于线性化模型，但在处理启动过程、饱和限制、或者存在明显死区和摩擦力的系统时，效果往往不尽人意。这本书详细剖析了如何通过**抗饱和技术、前馈补偿以及基于梯度的参数整定方法**来克服这些非线性带来的挑战。我尤其对其中关于**多变量PID协调控制**的介绍印象深刻，它不再把各个控制回路当作孤立的个体来处理，而是从整个系统的耦合性出发进行优化设计。这种系统级的、全局优化的视角，是很多初级读物所缺失的。它让读者深刻理解到，PID控制并非万能的“万金油”，而是一种需要根据系统特性进行深度定制的精密工具。

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这本《高级PID控制及其MATLAB仿真》简直是控制工程爱好者的宝藏！我本来对PID控制的理解还停留在教科书上那些经典的二阶系统，觉得无非就是调调Kp、Ki、Kd，然后看波特图、根轨迹图，但这本书完全颠覆了我的认知。它没有拘泥于传统的理论推导，而是非常深入地探讨了如何将PID控制应用到更复杂、更具挑战性的实际工程问题中。比如，它对**模糊PID、自适应PID以及Smith预测器**的讲解，简直是教科书级别的细致入微。特别是关于模糊逻辑的引入，它不是简单地套用规则，而是剖析了如何根据系统的实时状态动态调整控制参数，这在应对非线性、时变系统时简直是神来之笔。对于我这种既想扎实理论基础，又渴望解决实际工程痛点的人来说，这本书提供了完美的桥梁。光是看它对一些经典工业案例的仿真分析，就能学到很多书本上学不到的“野路子”。

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坦白说，很多控制理论的书籍在讨论**系统辨识与模型获取**时往往一带而过，认为这是另一个领域的范畴。但这本《高级PID控制及其MATLAB仿真》却在这方面投入了相当的篇幅，这让我感到非常惊喜。它没有回避现实世界中“理想模型不可得”的窘境，而是实实在在地讲解了如何利用**系统实验数据**来辨识出精确的传递函数或状态空间模型，从而为后续的PID设计奠定坚实基础。特别是关于如何处理**测量噪声和模型不确定性**的讨论，提供了非常实用的工程建议。这部分内容极大地提升了全书的实用价值，因为它直接对接了项目落地时最头疼的“模型不够准”的问题，展示了先进控制方法是如何在不确定性下保持鲁棒性的。

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阅读体验方面，这本书的行文风格显得非常**严谨而不失灵动**。它不像某些学术著作那样晦涩难懂，读起来让人昏昏欲睡。相反，作者在阐述复杂概念时，总能找到一个恰当的比喻或者一个切实的工程背景来作为切入点。例如，在讲解**内模控制（IMC）**时，它首先从“希望控制器能模仿被控对象的行为”这一直观想法入手，然后自然地过渡到数学模型和参数设计，逻辑链条非常顺畅。这种由浅入深、层层递进的结构，使得即便是涉及**$H_{infty}$优化**这类高深话题时，也不会让人感到不知所措。它成功地在“工程实用性”和“理论深度”之间找到了一个黄金分割点，非常适合作为研究生教材或者资深工程师的进阶参考。

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这本书的亮点之一在于其对MATLAB仿真的深度整合，这绝对不是那种写完理论公式就草草收场的书。作者显然是深谙工程实践的，他没有停留在“能跑起来”的层面，而是教会读者如何**构建高效、模块化的仿真环境**。我特别欣赏书中关于如何利用Simulink搭建复杂控制结构（比如串级控制、前馈补偿）的章节。它的代码示例清晰、注释详尽，即便是初次接触Simulink的读者也能迅速上手。更重要的是，它不仅仅展示了结果，还深入讲解了如何**通过仿真结果来诊断和优化控制器的性能**，比如如何通过时域响应曲线判断超调量、调整带宽等。对于希望通过仿真工具来验证和磨练自己控制算法的人来说，这本书提供的不仅仅是工具，更是一种思维方式的培养，让人从“调参”升级到“设计”的层面。

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