先进PID控制MATLAB仿真

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

出版者:电子工业
作者:刘金琨
出品人:
页数:480
译者:
出版时间:2011-3
价格:59.80元
装帧:
isbn号码:9787121130496
丛书系列:
图书标签:
  • MATLAB
  • PID
  • 控制工程
  • 控制科学与技术
  • 工程技术
  • 计算机科学与技术
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  • PID控制
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  • 仿真
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  • 控制系统
  • 算法
  • 工程
  • 数学模型
  • 优化
  • 现代控制
  • 电机控制
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具体描述

《先进PID控制MATLAB仿真(第3版)》系统地介绍了PID控制的几种设计方法,是作者多年来从事控制系统教学和科研工作的结晶,同时融入了国内外同行近年来所取得的最新成果。 全书共分14章,包括基本的PID控制、PID控制器的整定、时滞系统的PID控制、基于微分器的PID控制、基于观测器的PID控制、自抗扰控制器及其PID控制、PD鲁棒自适应控制、模糊PD控制和专家PID控制、神经PID控制、基于遗传算法整定的PID控制、伺服系统PID控制、迭代学习PID控制其他控制方法的设计与仿真,以及PID实时控制的C++语言设计及应用。每种方法都给出了算法推导、实例分析和相应的MATLAB仿真设计程序。

现代控制理论的基石:PID控制器原理与应用 PID控制器,以其简洁的结构、强大的性能以及广泛的适用性,早已成为现代控制理论中不可或缺的核心工具。本书旨在深入浅出地剖析PID控制器的理论精髓,并结合实际工程应用,为读者构建一个全面而深刻的理解框架。 第一部分: PID控制器的理论基础 我们将从控制系统的基本概念出发,逐步引入PID控制器。首先,我们将详细介绍比例(P)、积分(I)和微分(D)控制的作用机制。 比例(P)控制: 深入探讨比例增益如何影响系统的响应速度和稳态误差。我们将分析过大的比例增益可能导致的超调和振荡,以及过小的比例增益如何使系统响应迟缓。通过对经典系统(如一阶、二阶系统)的分析,展示P控制在消除稳态误差方面的局限性。 积分(I)控制: 详细阐述积分项如何有效地消除系统的稳态误差,尤其是在存在恒定扰动的情况下。我们将分析积分增益对响应速度和瞬态性能的影响,以及过大的积分增益可能引起的积分饱和和系统不稳定。本书将深入探讨积分分离和抗积分饱和等高级策略,以应对实际应用中的挑战。 微分(D)控制: 深入分析微分项在预测系统未来趋势和抑制超调方面的重要作用。我们将详细介绍微分的物理意义,以及它如何通过减小误差的变化率来提高系统的稳定性。同时,我们将讨论微分滤波的必要性,以避免放大噪声的影响,并分析微分增益对系统响应速度和阻尼的影响。 在理解了P、I、D三个基本组成部分后,本书将进一步探讨PID控制器的不同形式,包括: 理想PID控制器: 阐述其数学模型以及在连续时间域和离散时间域的表示。 串级PID控制器: 分析其结构特点和在复杂系统中的应用优势。 并行PID控制器: 探讨其实现方式和性能比较。 第二部分: PID控制器参数整定方法 参数整定是PID控制器成功的关键。本书将系统地介绍多种经典的PID参数整定方法,并分析它们的优缺点以及适用范围。 经验整定法: Ziegler-Nichols (Z-N) 方法: 详细介绍临界增益法和延时法,包括其步骤、原理以及在实际中的应用案例。我们将分析Z-N方法在不同类型系统中的适用性,以及其可能存在的局限性。 手动整定法: 提供一套循序渐进的手动整定指导,帮助读者通过观察系统响应来逐步优化PID参数。 模型类整定法: 基于模型的参数整定: 介绍如何利用系统的数学模型,通过优化性能指标(如ISE, IAE, ITSE, ITAE等)来求解PID参数。我们将详细阐述这些性能指标的含义以及它们如何指导参数的选择。 外推法: 探讨如何利用系统的阶跃响应特征(如增益、时间常数、延时等)来推导PID参数。 自动整定法: 基于模型识别的自动整定: 介绍如何通过在线或离线识别系统模型,然后利用模型参数进行PID参数计算。 模糊逻辑整定: 探讨如何利用模糊逻辑规则来动态调整PID参数,以适应非线性或时变系统。 遗传算法等优化算法整定: 介绍如何将PID参数整定问题转化为优化问题,并利用遗传算法、粒子群优化等智能算法进行参数寻优。 第三部分: PID控制器的应用与进阶 PID控制器不仅仅是理论上的工具,它在众多工程领域发挥着至关重要的作用。本书将通过丰富的案例,展示PID控制器的实际应用。 工业过程控制: 温度控制: 以加热炉、反应釜的温度控制为例,分析PID控制器的设计和整定过程。 流量控制: 介绍如何利用PID控制器实现精确的液体或气体流量调节。 压力控制: 探讨在锅炉、管道系统中的压力稳定控制。 液位控制: 分析如何通过PID控制来维持储罐的液位稳定。 机械系统控制: 电机速度控制: 介绍直流电机、交流电机速度控制中PID的应用。 机器人关节控制: 探讨PID控制器在机器人运动精度控制中的作用。 伺服系统控制: 分析PID在伺服电机的位置、速度和力矩控制中的应用。 其他领域应用: 电力系统: 简述PID在发电机调频、电压稳定等方面的应用。 航空航天: 探讨PID在飞行姿态稳定、目标跟踪等方面的基础应用。 在此基础上,本书还将深入探讨PID控制器的进阶话题: 抗积分饱和技术: 详细介绍各种抗积分饱和策略,如回溯法、增量式PID等,并分析其在实际系统中的实现和效果。 抗微分饱和技术: 介绍微分滤波器的设计与选择,以及如何处理由于采样引起的时间延迟。 PID与现代控制理论的结合: 探讨如何将PID控制与状态空间方法、模型预测控制等现代控制技术相结合,以应对更复杂的控制挑战。 PID的鲁棒性分析: 介绍PID控制器在模型不确定性和外部扰动存在时的性能表现,以及如何提高其鲁棒性。 数字PID控制器设计: 详细讲解在数字控制器中实现PID算法的方法,包括采样周期选择、量化误差处理等。 本书旨在为读者提供一个坚实的PID控制理论基础,并辅以大量的实践指导,使读者能够自信地将PID控制器应用于各种实际控制问题。无论您是初学者还是有经验的工程师,本书都将是您深入理解和掌握PID控制的宝贵资源。

作者简介

目录信息

第1章 基本的PID控制 1.1 PID控制原理 1.2 连续系统的模拟PID仿真 1.2.1 基本的PID控制 1.2.2 线性时变系统的PID控制 1.3 数字PID控制 1.3.1 位置式PID控制算法 1.3.2 连续系统的数字PID控制仿真 1.3.3 离散系统的数字PID控制仿真 1.3.4 增量式PID控制算法及仿真 1.3.5 积分分离PID控制算法及仿真 1.3.6 抗积分饱和PID控制算法及仿真 1.3.7 梯形积分PID控制算法 1.3.8 变速积分PID算法及仿真 1.3.9 带滤波器的PID控制仿真 1.3.10 不完全微分PID控制算法及仿真 1.3.11 微分先行PID控制算法及仿真 1.3.12 带死区的PID控制算法及仿真 1.3.13 基于前馈补偿的PID控制算法及仿真 1.3.14 步进式PID控制算法及仿真 1.3.15 PID控制的方波响应 1.3.16 基于卡尔曼滤波器的PID控制 1.4 S函数介绍 1.4.1 S函数简介 1.4.2 S函数使用步骤 1.4.3 S函数的基本功能及重要参数设定 1.4.4 实例说明 1.5 PID研究新进展 第2章 PID控制器的整定 第3章 时滞系统的PID控制 第4章 基于微分器的PID控制 第5章 基于观测器的PID控制 第6章 自抗扰控制器及其PID控制 第7章 PD鲁棒自适应控制 第8章 模糊PD控制和专家PID控制第9章 神经PID控制 第10章 基于遗传算法整定的PID控制 第11章 伺服系统PID控制 第12章 迭代学习PID控制 第13章 其他控制方法的设计与仿真第14章 PID实时控制的C++语言 设计及应用 附录A 常用符号说明 参考文献
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读后感

评分

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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用户评价

评分

我是一名在电源管理领域工作的工程师,经常需要设计各种AC-DC、DC-DC转换器。这些电源系统对输出电压和电流的稳定性要求极高,PID控制是其中不可或缺的核心部分。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,正好契合了我对提升电源控制性能的需求。我希望这本书能够深入讲解PID控制在开关电源系统中的应用,特别是针对不同拓扑结构(如Buck、Boost、Flyback)的电源,如何设计合适的PID控制器来保证快速响应、低纹波和优良的稳态精度。MATLAB仿真在这里扮演着至关重要的角色,我希望书中能够提供详细的MATLAB/Simulink代码,用于构建开关电源的完整仿真模型,并集成PID控制器。我期待书中能够详细演示如何利用PID控制器来实现电压模式控制或电流模式控制,以及如何通过仿真来分析PID参数对电源动态性能的影响,例如瞬态响应、交叉耦合效应等。我特别希望书中能够介绍一些针对开关电源特点的先进PID控制策略,例如如何处理PWM开关的离散特性,如何利用前馈控制来改善动态响应,或者如何设计具有更高阶补偿功能的PID控制器。如果书中还能包含一些关于数字PID控制器在微控制器(MCU)中实现的讨论,以及如何将MATLAB仿真结果迁移到实际硬件中,那就更能解决我的实际应用需求了。

评分

我是一名对数据分析和算法建模有浓厚兴趣的工程师,最近开始涉足控制理论领域,尤其是PID控制。在我看来,PID控制本质上是一种基于系统反馈信息进行优化调整的算法,这与我在数据分析中常用的回归、优化等技术有异曲同工之妙。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,让我看到了理论与实践相结合的巨大潜力。我希望这本书能够从更宏观的角度来解读PID控制,将其视为一种通用的反馈控制策略,并展示如何在MATLAB这个强大的数据处理和仿真平台上,对PID控制器进行深度定制和优化。我希望书中能够详细讲解PID控制器的数学模型是如何从系统特性中提取出来的,例如如何通过系统辨识的方法来获取系统的传递函数或状态空间模型。然后,我期待书中能够深入探讨各种高级PID参数整定技术,例如基于频率响应分析的整定方法,或者利用优化算法(如遗传算法、粒子群优化)来寻找最优PID参数的策略。MATLAB仿真部分,我希望不仅仅是简单地运行一段代码,而是能够看到如何利用MATLAB的各种工具箱,例如Simulink,来构建复杂的仿真环境,并对PID控制器在不同工况下的表现进行细致的分析,包括稳态误差、瞬态响应、鲁棒性等。我希望这本书能够帮助我将数据分析的思维方式迁移到控制领域,从而更深入地理解PID控制的本质,并能够设计出更智能、更具自适应能力的PID控制器。

评分

我是一位对控制理论充满好奇的学生,目前正在攻读工程类的硕士学位,PID控制是我的必修课之一,也是我特别感兴趣的方向。在课堂上,我们接触了PID控制的基本原理和一些经典的整定方法,比如Ziegler-Nichols法,但总觉得这些方法在实际应用中存在一些局限性。我一直渴望找到一本能够系统性地讲解PID控制理论,并且能够通过实际仿真来加深理解的书籍。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,立刻吸引了我的注意。我希望这本书能够深入浅出地讲解PID控制的数学模型,包括其传递函数、零极点分析等。同时,我非常期待书中能够详细介绍各种先进的PID控制算法,例如模糊PID、神经网络PID、自适应PID等,并解释它们是如何克服传统PID的不足的。MATLAB仿真部分更是我学习的重点,我希望书中能够提供清晰、可运行的MATLAB代码,并且对代码中的每一个模块、每一个参数的含义都进行详细的解释。通过这些仿真示例,我希望能直观地看到不同PID控制器在不同系统下的响应特性,理解不同参数对系统性能的影响。我特别希望书中能够包含一些复杂的系统模型,例如高阶系统、非线性系统、时延系统等,并演示如何使用先进的PID控制方法来对其进行有效控制。能够理解并掌握如何在MATLAB中实现这些复杂的控制算法,将极大地提升我的学术研究能力和未来职业竞争力。我对这本书充满了美好的期望,希望能从中汲取丰富的知识,为我的学习和研究打下坚实的基础。

评分

作为一名在工业自动化领域工作多年的工程师,我对PID控制的实用性和普遍性有着深刻的体会。无论是大型的工业流程控制,还是小型设备的精密调节,PID几乎无处不在。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,让我看到了将PID控制的理论深度和MATLAB仿真工具的强大优势相结合的价值。我希望这本书能够不仅仅停留在基础的PID原理介绍,而是能够深入探讨在实际工业应用中,PID控制常常遇到的各种挑战,例如大迟滞系统、非线性系统、多变量耦合系统等。我非常期待书中能够提供详细的MATLAB代码示例,这些代码不仅要能够正确实现PID控制,更要能够展示如何利用MATLAB的强大功能来解决实际工程问题。例如,如何利用系统辨识工具箱来获取工业过程的数学模型,如何利用PID调优工具箱来自动整定PID参数,以及如何利用Simulink来构建复杂的工业过程仿真场景,并对PID控制器的性能进行全面评估。我希望书中能够分享一些在实际工业项目中,如何应用先进PID控制策略来解决具体问题的案例,例如在化工行业中的温度控制,在电力系统中的频率稳定控制,或者是在水处理系统中的液位控制。通过这些案例,我希望能学习到一些实用的经验和方法,能够直接应用到我未来的工作中,提高我的工作效率和解决问题的能力。

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我是一名对数据科学和机器学习感兴趣的工程师,最近在探索如何将这些技术与传统的工程控制方法相结合。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,恰好给了我一个极佳的切入点。我希望这本书能够不仅仅局限于传统的PID控制理论,而是能够深入探讨如何利用现代数据科学和机器学习的技术来增强PID控制器的性能。例如,我希望书中能够讲解如何利用机器学习模型来预测系统的动态行为,并基于预测结果来实时调整PID控制器的参数,实现自适应控制。我非常期待书中能够提供详细的MATLAB代码示例,这些代码能够展示如何利用MATLAB的机器学习工具箱,例如Statistics and Machine Learning Toolbox,来构建预测模型,并将其集成到PID控制框架中。我希望书中能够包含一些关于如何利用数据驱动的方法来辨识系统模型,从而为PID控制器的设计提供更准确的依据。我也希望书中能够探讨一些更高级的算法,例如如何利用强化学习来训练PID控制器,使其能够在复杂且未知的环境中自主学习最优的控制策略。如果书中还能包含一些关于如何将这些数据驱动的PID控制方法应用到实际工程问题中的案例,例如在智能制造、自动驾驶等领域,那将是我最希望看到的内容。

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作为一个在自动化领域摸爬滚打了几年的人,我对PID控制的理解已经从最初的“黑盒子”变成了一个相对清晰的概念。但总觉得自己在PID的深入应用和优化方面还有很大的提升空间。尤其是在面对一些非线性、时变或者具有较强干扰的系统时,传统的P、I、D参数整定方法显得有些力不从心。我经常会思考,有没有更智能、更高效的方法来设计和调整PID控制器,以应对这些复杂的工况。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,准确地击中了我的痛点。我希望这本书能够超越基础的PID理论,深入探讨一些先进的PID控制策略,比如如何利用模型预测控制的思想来辅助PID的整定,或者如何通过机器学习的方法来构建自适应PID控制器。MATLAB仿真这个关键词更是让我欣喜,因为MATLAB强大的数学运算能力和丰富的工具箱,是进行复杂系统仿真和控制算法开发的理想平台。我期待书中能够提供详细的MATLAB代码示例,并且这些代码不仅仅是简单的调用函数,而是能够展示如何从系统建模、控制器设计、参数优化到性能评估的完整流程。我希望作者能够分享一些在实际工程项目中遇到的PID控制难题,以及他们是如何通过先进的PID策略和MATLAB仿真来解决这些问题的。例如,书中会不会讨论如何处理饱和、死区等非线性因素对PID控制性能的影响,以及如何通过先进的算法来缓解这些问题。我非常看重书中的实操性和前沿性,希望能从中学习到一些能够直接应用于我工作中的新方法和新技术,从而提升我解决复杂控制问题的能力。

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作为一名对嵌入式系统开发情有独钟的工程师,我深知PID控制在许多实时系统中扮演着至关重要的角色。无论是电机速度控制、温度调节,还是位置反馈,PID算法都无处不在。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,恰好触及了我工作中的一个核心领域。我希望这本书能够不仅仅停留在理论层面,而是能够提供一些关于如何将PID控制器高效地移植到嵌入式平台上的指导。这包括对PID算法进行优化,使其在计算资源有限的微控制器上也能流畅运行,以及如何处理实时性要求较高的控制任务。MATLAB仿真在这里的意义,不仅在于验证算法的正确性,更在于能够帮助我们在开发前期,通过仿真来评估算法的性能,预测其在实际硬件上的表现,从而减少硬件调试的风险和时间。我非常期待书中能够提供一些关于PID控制器在实际嵌入式系统中的典型应用案例,例如步进电机或伺服电机的闭环控制,或者是在传感器数据采集与处理过程中如何集成PID控制器。如果书中还能讨论一些在嵌入式环境下,PID参数在线整定的可能性,例如基于遗传算法或粒子群算法的优化方法,那就更具吸引力了。我希望这本书能够帮助我更好地理解PID控制的底层逻辑,并且能够掌握一些实用的技巧,让我能够设计出更稳定、更高效、更具鲁棒性的嵌入式控制系统。

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这本书的封面设计就吸引了我,简洁而专业,一看就知道是技术类书籍。我一直对PID控制在各种工程领域中的应用很感兴趣,特别是在一些需要高精度和稳定性的系统中,PID的调优过程是关键。我之前也看过一些关于PID控制的书籍,但总觉得不够深入,或者缺乏实操性。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名一下子就抓住了我的眼球,它不仅提到了PID控制,还强调了“先进”和“MATLAB仿真”,这预示着这本书的内容会更加贴近实际应用,并且会通过MATLAB这个强大的工具来验证理论。我尤其期待书中能够详细讲解如何利用MATLAB进行PID控制器的设计、参数整定以及性能分析。我想了解书中会不会介绍一些不那么“传统”的PID控制方法,比如模糊PID、自适应PID,或者是一些针对特定复杂系统的PID改进算法。仿真部分更是我所看重的,理论知识固然重要,但能否将其转化为实际可行的控制策略,并且在仿真环境中得到验证,这才是衡量一本书价值的重要标准。我希望书中能够提供清晰的MATLAB代码示例,并且对代码的每一部分都进行详细的解释,这样我才能真正理解其中的逻辑,并尝试将其应用到我自己的项目中。另外,对于初学者来说,PID控制的概念可能有些抽象,我希望书中能够通过大量的图示和实例来帮助读者理解,例如通过波形图、系统响应曲线等来直观地展示PID控制的效果。如果书中还能涵盖一些PID控制在不同领域的应用案例,比如机器人、航空航航天、工业自动化等,那就更完美了。我一直在寻找一本能够真正帮助我掌握PID控制精髓的书,这本书的名字让我充满了期待,希望它能给我带来意想不到的收获。

评分

我一直对机器人学和自动化机械臂的运动控制非常着迷,深知精确的运动轨迹跟踪是实现复杂任务的关键。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,让我联想到了那些精密运转的机械臂和无人机。我非常期待这本书能够详细讲解PID控制在机器人领域的具体应用。例如,如何利用PID控制器来实现机械臂关节的精确位置和速度控制,如何处理多自由度机器人的耦合运动,以及如何在存在不确定性(如负载变化、摩擦力)的情况下,通过先进的PID策略来保证控制精度。MATLAB仿真在这里的作用至关重要,我希望能看到利用MATLAB/Simulink来构建完整的机器人动力学模型,然后集成PID控制器,并对其进行仿真验证。我希望书中能够展示如何通过仿真来评估PID控制器在不同运动指令下的性能,比如跟踪精度、响应速度、过冲等,并且能够指导我如何根据仿真结果来调整PID参数,以达到最佳的控制效果。我特别希望书中能够涵盖一些更高级的PID控制技术,例如如何结合视觉反馈信息来优化PID控制,或者如何设计能够处理机器人模型不精确性的自适应PID控制器。如果书中还能讨论一些常见的机器人控制难题,比如振动抑制、碰撞检测等,以及如何通过PID控制来解决这些问题,那将是极大的福音。

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作为一名对信号处理和通信系统有深入研究的学者,我一直对控制理论在这些领域中的应用感到好奇。PID控制作为一种基础而强大的反馈控制算法,在信号的滤波、均衡以及通信链路的稳定性维持等方面,都有着潜在的应用价值。《先进PID控制MATLAB仿真》这个书名,让我看到了将PID控制的严谨数学理论与MATLAB强大的仿真能力相结合的潜力。我希望这本书能够从信号处理和通信系统的角度,来阐述PID控制的原理和应用。例如,我希望书中能够讲解如何将PID控制器视为一种特殊的滤波器,用于去除信号中的噪声或者校正信号的失真。我特别期待书中能够提供一些关于PID控制在通信系统中的应用案例,比如如何利用PID控制器来调整信道均衡器的参数,以提高信号传输的质量,或者如何利用PID控制器来稳定通信链路的功率,以避免信号的衰减。MATLAB仿真在这里的重要性不言而喻,我希望书中能够提供清晰的MATLAB代码示例,用于模拟通信系统的信道模型,并集成PID控制器,来演示其在提高通信性能方面的作用。我希望通过这本书,能够更好地理解PID控制在信号处理和通信领域中的应用边界,并学习到一些创新的控制策略,为我的研究提供新的思路和方法。

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简单介绍下原理,然后给出代码仿真,给出结果,全篇都是如此粗暴。

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简单粗暴´_>`

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这本书什么时候能学会一半,我就满意了

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chapter1,chapter2

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先进~

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