先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真的電子書免費(fèi)下載

　　本書從 MATLAB 仿真角度系統(tǒng)地介紹了 PID 控制的基本理論、基本方法和應(yīng)用技術(shù)，是作者多年來從事控制系統(tǒng)教學(xué)和科研工作的結(jié)晶，同時(shí)融入了國(guó)內(nèi)外同行近年來所取得的新成果。 全書共分十章，包括連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的 PID 控制，常用數(shù)字 PID 控制，專家 PID 和模糊 PID 控制，神經(jīng) PID 控制，遺傳算法 PID 控制，多變量解耦 PID 控制，幾種先進(jìn)的 PID 控制，灰色 PID 控制，伺服系統(tǒng) PID 控制，PID 實(shí)時(shí)控制，每種方法都通過 MATLAB 仿真程序進(jìn)行了說明。 本書各部分內(nèi)容既相互聯(lián)系又相互獨(dú)立，讀者可根據(jù)自己需要選擇學(xué)習(xí)。本書適用于從事生產(chǎn)過程自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)械電子和電氣自動(dòng)化領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為大專院校工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)控制、機(jī)械電子、自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的教學(xué)參考書。

　　在實(shí)際的過程控制與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，PID家族占有相當(dāng)?shù)牡匚?，?jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)控制的控制器中PID類控制器占有90%以上（K J ?str?m and T. H?gglund. PID Controllers： Theory， Design and Tuning. Instrument Society of America， 1995）。PID控制器是最早出現(xiàn)的控制器類型，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各個(gè)控制器參數(shù)有著明顯的物理意義，調(diào)整方便，所以這類控制器很受工程技術(shù)人員的喜愛。此外，隨著控制理論的發(fā)展，出現(xiàn)了各種分支，如專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)理論等，它們和傳統(tǒng)的PID控制策略相結(jié)合又派生出各種新型的 PID類控制器，形成龐大的PID家族，很多算法大大改進(jìn)了傳統(tǒng)PID控制器的性能。拜讀了劉金琨博士的新作《先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真》，頓覺耳目一新。國(guó)際上近年有大量的文章介紹各種新型的PID控制系統(tǒng)，也出現(xiàn)了一些介紹PID控制的專著，和同類專著相比較，這部力著有如下特色： z 內(nèi)容新穎：以新型的PID控制器為主加以介紹，包括一般連續(xù)及離散的PID控制器、專家系統(tǒng)整定的PID控制器、模糊邏輯PID控制器、各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器、基于遺傳算法整定的PID控制器、多變量解耦PID控制器、非線性魯棒PID控制器、灰色PID控制器，這是PID類專著中較少見的。 z 系統(tǒng)性強(qiáng)：在介紹各種算法時(shí)，首先較好地介紹其理論背景，然后通過例子介紹該P(yáng)ID 控制器設(shè)計(jì)與仿真，展示仿真效果，很有說服力。本書選材較全面，內(nèi)容深入淺出，易于理解和直接應(yīng)用。 z 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)直觀實(shí)用：每種介紹的算法均有MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，適合于通用化，用戶可以對(duì)所附的程序稍作修改，就可以直接解決自己的控制器設(shè)計(jì)與仿真問題，這也往往是其他專著所缺乏的。 z 直接面向工程應(yīng)用：介紹了MATLAB/Simulink模型的C語(yǔ)言轉(zhuǎn)換和工程應(yīng)用，很有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。本書作者多年來一直從事PID控制類的研究與教學(xué)，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和第一手材料，取材恰當(dāng)，敘述清晰，結(jié)構(gòu)合理，適合于工程應(yīng)用和理論研究。本人在評(píng)審博士、碩士論文時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生往往將自己的控制算法與策略和傳統(tǒng)的 PID 控制算法相比較，來演示自己算法的優(yōu)越性。這樣的比較有時(shí)有些偏頗，因?yàn)檎撐闹械乃惴ǔ３：湍壳肮J(rèn)的效果不佳的 Ziegler-Nichols 整定算法比較，所以本人認(rèn)為這樣的比較很不客觀，因?yàn)樗麄儽容^的對(duì)象不是最好的 PID 控制器。此外，由于其他新型 PID 控制器實(shí)現(xiàn)與仿真的代碼十分匱乏，也極大影響了研究者選擇適當(dāng)比較的對(duì)象。相信這部著作及其所編寫的程序可以作為 PID 控制領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，也可以作為論文中算法比較的參照物。眾所周知，MATLAB在控制界之所以成為最受歡迎的語(yǔ)言，除了有其自身在科學(xué)運(yùn)算與可視化方面的優(yōu)勢(shì)外，最大的特點(diǎn)還在于其開放性，正因?yàn)檫@個(gè)原因，許多控制界的名家編寫出各種各樣的工具箱，這些工具箱已經(jīng)成為各自領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，尚沒有被廣泛認(rèn)可的關(guān)于PID控制器的工具箱，所以可以預(yù)見，如果對(duì)本書中的程序進(jìn)行較好的封裝，并適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充，將有望形成很有競(jìng)爭(zhēng)力的PID工具箱，在國(guó)際上也將有很大的影響。綜上所述，本書是在PID控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域的不可多得的優(yōu)秀著作，故不揣冒昧，為本著作寫此序言，樂于將其推薦給國(guó)內(nèi)的同行和學(xué)生，望引起國(guó)內(nèi)PID控制的研究者與應(yīng)用者的注意，推進(jìn)PID類控制器在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用。

　　PID 控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于過程控制和運(yùn)動(dòng)控制中，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。然而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、時(shí)變不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī) PID 控制器不能達(dá)到理想的控制效果，而且在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到參數(shù)整定方法煩雜的困擾，常規(guī) PID 控制器參數(shù)往往整定不良、性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性很差。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制理論的發(fā)展，為復(fù)雜動(dòng)態(tài)不確定系統(tǒng)的控制提供了新的途徑。采用智能控制技術(shù)，可設(shè)計(jì)智能 PID 和 PID 的智能整定。有關(guān)智能 PID 控制等新型 PID 控制理論及其工程應(yīng)用，近年來已有大量的論文發(fā)表。作者多年來一直從事智能控制方面的研究和教學(xué)工作，為了促進(jìn) PID 控制和自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，反映 PID 控制設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的最新研究成果，并使廣大工程技術(shù)人員能了解、掌握和應(yīng)用這一領(lǐng)域的最新技術(shù)，學(xué)會(huì)用 MATLAB 語(yǔ)言進(jìn)行 PID 控制器的設(shè)計(jì)，作者編寫了這本書，以拋磚引玉，供廣大讀者學(xué)習(xí)參考。本書是在總結(jié)作者多年研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步理論化、系統(tǒng)化、規(guī)范化、實(shí)用化而成的，其特點(diǎn)是：（1） PID 控制算法取材新穎，內(nèi)容先進(jìn)，重點(diǎn)置于學(xué)科交叉部分的前沿研究和介紹一些有潛力的新思想、新方法和新技術(shù)，取材著重于基本概念、基本理論和基本方法；（2） 針對(duì)每種 PID 算法給出了完整的 MATLAB 仿真程序，這些程序都可以在線運(yùn)行，并給出了程序的說明和仿真結(jié)果。具有很強(qiáng)的可讀性，很容易轉(zhuǎn)化為其它各種實(shí)用語(yǔ)言；（3） 著重從應(yīng)用領(lǐng)域角度出發(fā)，突出理論聯(lián)系實(shí)際，面向廣大工程技術(shù)人員，具有很強(qiáng)的工程性和實(shí)用性。書中有大量應(yīng)用實(shí)例及其結(jié)果分析，為讀者提供了有益的借鑒；（4） 所給出的各種 PID 算法完整，程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單明了，便于自學(xué)和進(jìn)一步開發(fā)。 本書共分十章。第一章介紹連續(xù)系統(tǒng) PID控制和離散系統(tǒng)數(shù)字 PID控制的幾種基本方法，通過仿真和分析進(jìn)行了說明；第二章介紹了常用的數(shù)字 PID 控制系統(tǒng)，主要包括串級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的 PID 控制、純滯后控制系統(tǒng) Dahlin 算法、基于 Smith 預(yù)估的 PID 控制；第三章介紹了專家 PID 和模糊 PID 整定的基本算法和程序設(shè)計(jì)方法，其中模糊 PID 包括模糊自適應(yīng)整定 PID 控制和模糊免疫 PID 控制算法，并進(jìn)行了仿真分析；第四章介紹了神經(jīng) PID 的幾種方法，包括單神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 的設(shè)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行 PID 控制、PID 的幾種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定方法，并通過仿真進(jìn)行了說明；第五章介紹了基于遺傳算法的 PID 控制，主要包括基于遺傳算法整定的 PID 控制和基于遺傳算法摩擦模型參數(shù)辨識(shí)的 PID 控制；第六章介紹了多變量解耦 PID 控制的幾種方法，主要包括 PID 解耦控制、 基于單神經(jīng)元 PID 解耦控制和基于 DRNN 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的 PID 解耦控制；第七章介紹了幾種先進(jìn)的 PID 控制算法，包括基于干擾觀測(cè)器的 PID 魯棒控制、基于 NCD 優(yōu)化的非線性 PID 控制、非線性參數(shù)整定的 PID 控制、基于重復(fù)控制的ＰＩＤ高精度控制和基于零相差前饋補(bǔ)償?shù)?PID 控制，每種方法都通過仿真程序進(jìn)行了說明；第八章介紹了灰色 PID 控制算法和仿真方法，包括基于連續(xù)系統(tǒng)的灰色 PID 控制和基于離散系統(tǒng)的灰色 PID 控制；第九章介紹了伺服系統(tǒng)的 PID 控制，包括伺服系統(tǒng)在低速摩擦條件下的 PID 控制、單質(zhì)量伺服系統(tǒng) PID 控制和二質(zhì)量伺服系統(tǒng) PID 控制，并進(jìn)行了仿真說明；第十章介紹了 PID 在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用實(shí)例，并給出了 PID 控制的 MATLAB 程序和相應(yīng)的 Borland Ｃ++語(yǔ)言實(shí)時(shí)控制程序。 本書是基于 MATLAB 5.3 環(huán)境下開發(fā)的，各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，讀者可以結(jié)合自己的方向深入地進(jìn)行研究。