PID控制系統設計：使用MATLAB和Simulink仿真與分析






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	目錄第1章 PID控制基礎 1 1 引言 1 2 PID控制器的結構 1 2 1 比例控制器 1 2 2 比例-微分控制器 1 2 3 比例-積分控制器 1 2 4 PID控制器 1 2 5 商用PID控制器結構 1 2 6 進一步思考 1 3 PID控制器的經典整定規則 1 3 1 基於Ziegler-Nichols振蕩的整定規則 1 3 2 基於一階延遲模型的整定 1 3 3 進一步思考 1 4 基於模型的PID控制器的整定規則 1 4 1 IMC-PID控制器整定規則 1 4 2 Padula-Visioli整定規則 1 4 3 Wang-Cluett整定規則 1 4 4 進一步思考 1 5 整定規則評估示例 1 5 1 評估整定規則的示例 1 5 2 火焰加熱器控制示例 1 6 小結 1 7 進一步閱讀問題第2章閉環性能和穩定性 2 1 簡介 2 2 Routh-Hurwitz穩定性判據 2 2 1 閉環極點的確定 2 2 2 穩定性判據 2 2 3 進一步思考 2 3 奈奎斯特穩定性判據 2 3 1 奈奎斯特圖 2 3 2 基於整定規則的PID控制器修改 2 3 3 進一步思考 2 4 控制系統結構和靈敏度函數 2 4 1 一自由度控制系統結構 2 4 2 二自由度設計 2 4 3 反饋控制中的靈敏度函數 2 4 4 進一步思考 2 5 給定值跟蹤和擾動抑制 2 5 1 閉環帶寬 2 5 2 PID控制器的給定值跟蹤與擾動抑制 2 5 3 基於諧振控制器的給定值跟蹤與擾動抑制 2 5 4 進一步思考 2 6 擾動抑制和雜訊衰減 2 6 1 擾動抑制與雜訊衰減的矛盾 2 6 2 擾動抑制與雜訊衰減PID控制器 2 6 3 進一步思考 2 7 魯棒穩定性和魯棒性能 2 7 1 模型誤差 2 7 2 魯棒穩定性 2 7 3 案例研究：聚合物反應器的魯棒控制 2 7 4 進一步思考 2 8 小結 2 9 進一步閱讀問題第3章基於模型的PID和諧振控制器設計 3 1 引言 3 2 PI控制器設計 3 2 1 期望閉環性能指標 3 2 2 模型和控制器結構 3 2 3 不同結構的閉環傳遞函數 3 2 4 進一步思考 3 3 PID控制器的經典整定規則 3 3 1 PD控制器設計 3 3 2 存在零極點對消的理想PID分析實例 3 3 3 帶濾波器的PID控制器分析實例 3 3 4 無零極點對消的PID控制器設計 3 3 5 求解帶濾波器PID控制器的MATLAB教程 3 3 6 進一步思考 3 4 諧振控制器設計 3 4 1 諧振控制器設計 3 4 2 穩態誤差分析 3 4 3 諧振控制器設計中的零極點對消 3 4 4 進一步思考 3 5 前饋控制 3 5 1 前饋控制的基本思想 3 5 2 三彈簧雙質塊系統 3 5 3 進一步思考 3 6 小結 3 7 進一步閱讀問題第4章 PID控制器的實現 4 1 引言 4 2 PID控制器應用方案 4 3 位置式PID控制器實現 4 3 1 穩態信息 4 3 2 PID控制器的離散化 4 3 3 進一步思考 4 4 速度式PID控制器的實現 4 4 1 PI控制器的離散化 4 4 2 速度式PID控制器的離散化 4 4 3 低採樣頻率下的精度提升 4 4 4 進一步思考 4 5 位置形式的抗飽和實現 4 5 1 積分器飽和情況 4 5 2 位置式PI控制器的抗飽和機制 4 5 3 進一步思考 4 6 速度形式的抗飽和機制 4 6 1 控制信號幅值的抗飽和機制 4 6 2 控制信號變化率限制 4 6 3 進一步思考 4 7 PID抗飽和實現教程 4 8 其他問題的處理 4 8 1 控制對象的啟動 4 8 2 PID控制器實現中量化誤差的處理 4 9 小結 4 10 進一步閱讀問題第5章基於擾動觀測器的PID和諧振控制器 5 1 引言 5 2 基於擾動觀測器的PI控制器 5 2 1 帶有控制的擾動估計 5 2 2 PI控制器的等價 5 2 3 通過估計實現PI控制器的MATLAB教程 5 2 4 基於估計器的PI控制器示例 5 2 5 進一步思考 5 3 基於擾動觀測器的PID控制器 5 3 1 比例微分控制 5 3 2 增加積分作用 5 3 3 PID控制器的等價 5 3 4 基於擾動觀測器的PID控制器實現的MATLAB教程 5 3 5 基於擾動觀測器的PID控制器示例 5 3 6 進一步思考 5 4 基於擾動觀測器的諧振控制器 5 4 1 諧振控制器設計 5 4 2 諧振控制器的實現 5 4 3 諧振控制器的等價 5 4 4 基於擾動觀測器的諧振控制器實現的MATLAB教程 5 4 5 基於擾動觀測器的諧振控制器示例 5 4 6 進一步思考 5 5 多頻諧振控制器 5 5 1 在諧振控制器中加入積分作用 5 5 2 增加更多週期分量 5 5 3 進一步思考 5 6 小結 5 7 進一步閱讀問題第6章非線性系統的PID控制 6 1 引言 6 2 非線性模型的線性化 6 2 1 非線性函數的近似 6 2 2 非線性微分方程的線性化 6 2 3 案例研究：耦合水箱模型的線性化