Python 控制系統建模與仿真

呂衛陽

Python 控制系統建模與仿真
  • 出版商: 化學工業
  • 出版日期: 2025-08-01
  • 售價: $474
  • 語言: 簡體中文
  • 頁數: 233
  • ISBN: 7122479021
  • ISBN-13: 9787122479020
  • 相關分類: 控制系統 Control-systems

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商品描述

本書以Python程序設計語言為工具，通過Python編程實例，詳細介紹了控制系統的建模與仿真方法，為控制系統的分析和設計提供了先進的技術手段。 本書首先介紹了Python程序設計的基礎知識，包括Python程序設計語言的基本語法規則、Python控制系統庫的常用功能和Python集成開發環境的基本使用方法。在系統建模方面，主要論述了控制系統微分方程的建立、控制系統傳遞函數的建立和傳遞函數的Python編程實現方法。在系統仿真方面，主要論述了控制系統的時域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法的基本理論和Python編程仿真方法。在系統設計方面，主要論述了閉環系統的串聯校正技術和Python編程計算方法。 本書各章之間的內容既相互聯系又相對獨立，讀者可以根據需要進行選擇性閱讀。本書的主要特點是：編寫體系符合學習規律，內容精練，重點突出；強調基本概念、基本原理和Python編程仿真的掌握與應用；Python程序包含註釋說明和運行結果，圖文並茂，使抽象的理論變得生動形象；論述由淺入深，註重實例分析，便於讀者自學。 本書是學習自動控制理論的好幫手，適合相關領域的技術人員參考使用，也可作為學習自動控制理論和Python編程仿真的教材使用。

目錄大綱

第1章 Python程序設計基礎
1.1 Python概述
1.2 Python程序設計語言的基本語法規則
1.2.1 Python的程序註釋
1.2.2 Python的程序變量
1.2.3 Python的數據類型
1.2.4 Python的運算符
1.2.5 Python的控制結構
1.2.6 Python的函數
1.2.7 Python的模塊和包
1.2.8 Python的文件操作
1.2.9 Python的異常處理
1.2.10 Python的常用庫
1.2.11 Python的面向對象編程
1.2.12 Python的常用技巧
1.2.13 Python的項目編程舉例
1.3 Python控制系統庫的常用功能介紹
1.3.1 Python控制系統庫概述
1.3.2 Python控制系統庫的安裝和使用
1.3.3 Python控制系統庫的常用函數
1.4 Python集成開發環境的基本使用方法
1.4.1 Anaconda的安裝與使用
1.4.2 PyCharm的安裝與使用
第2章 控制系統的數學模型
2.1 控制理論概述
2.2 控制系統的微分方程
2.2.1 建立微分方程的一般步驟
2.2.2 控制系統的典型微分方程
2.2.3 采用Python求解微分方程
2.3 控制系統的傳遞函數
2.3.1 傳遞函數的基本概念
2.3.2 典型環節的傳遞函數
2.3.3 傳遞函數方塊圖
2.3.4 典型反饋系統的傳遞函數
2.4 傳遞函數的Python實現
2.4.1 傳遞函數的多項式表示
2.4.2 傳遞函數的零點極點表示
2.4.3 傳遞函數的連接與簡化
第3章 控制系統的時域分析法
3.1 時域分析法的基本概念
3.2 一階系統的時間響應
3.2.1 一階系統的數學模型
3.2.2 一階系統的單位階躍響應
3.2.3 一階系統的單位脈沖響應
3.2.4 一階系統的單位速度響應
3.2.5 一階系統的單位加速度響應
3.2.6 線性定常系統時間響應的性質
3.3 二階系統的時間響應
3.3.1 二階系統的數學模型
3.3.2 二階系統的單位階躍響應
3.3.3 二階系統的單位脈沖響應
3.3.4 二階系統的單位速度響應
3.4 高階系統的時間響應
3.4.1 高階系統的單位階躍響應
3.4.2 主導極點和偶極子
3.5 控制系統的動態性能分析
3.5.1 控制系統的時域動態性能指標定義
3.5.2 二階系統的時域動態性能指標計算
3.6 控制系統的穩態性能分析
3.6.1 穩態誤差的基本概念
3.6.2 穩態誤差的計算
3.6.3 穩態誤差系數
3.6.4 擾動引起的穩態誤差
3.7 控制系統的穩定性分析
3.7.1 穩定性的概念
3.7.2 控制系統穩定的條件
3.8 時域分析法的Python仿真
3.8.1 時間響應分析
3.8.2 穩定性分析
第4章 控制系統的根軌跡分析法
4.1 根軌跡分析法的基本原理
4.1.1 根軌跡的定義
4.1.2 根軌跡方程
4.1.3 根軌跡的繪制法則
4.1.4 根軌跡與系統性能的關系
4.1.5 根軌跡的改造
4.2 根軌跡分析法的Python仿真
4.2.1 根軌跡的繪制
4.2.2 利用根軌跡分析系統的穩定性
4.2.3 利用根軌跡分析系統的時域性能
第5章 控制系統的頻域分析法
5.1 頻率特性的基本概念
5.1.1 頻率特性的定義
5.1.2 頻率特性的性質
5.1.3 頻率特性的表示方法
5.2 頻率特性的極坐標圖
5.2.1 極坐標圖概述
5.2.2 典型環節的極坐標圖
5.2.3 一般系統的極坐標圖
5.3 頻率特性的對數坐標圖
5.3.1 對數坐標圖概述
5.3.2 典型環節的對數坐標圖
5.3.3 一般系統的對數坐標圖
5.4 最小相位系統
5.4.1 最小相位系統的定義
5.4.2 最小相位系統的特點
5.5 傳遞函數的實驗確定方法
5.5.1 頻率特性的實驗測量方法
5.5.2 根據頻率特性確定傳遞函數的步驟
5.6 閉環系統的開環頻率特性
5.6.1 開環頻率特性的定義
5.6.2 根據開環頻率特性近似分析閉環頻率特性
5.7 用頻率特性分析系統的穩定性
5.7.1 奈奎斯特穩定性判據
5.7.2 開環穩定系統的對數頻率穩定性判據
5.7.3 穩定裕度與系統的相對穩定性
5.8 頻域分析法的Python仿真
5.8.1 頻率特性的奈奎斯特圖和伯德圖
5.8.2 控制系統的穩定性分析
第6章 控制系統的校正技術
6.1 控制系統設計與校正概述
6.1.1 控制系統的設計原則
6.1.2 控制系統的校正方式
6.2 閉環系統的串聯校正
6.2.1 相位超前校正
6.2.2 相位滯後校正
6.2.3 相位滯後-超前校正
6.2.4 串聯校正方式的特性比較和總結
6.3 頻域法校正設計
6.3.1 超前校正設計方法
6.3.2 滯後校正設計方法
參考文獻

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