本书系统地阐述了控制系统数字仿真的经典方法，包括数值仿真法、离散化仿真法、采样控制系统的仿真以及控制系统的优化技术，并以航空动力控制系统为研究对象，给出了具体的仿真程序。然后介绍了航空动力控制系统建模与数字仿真方法，给出了实物在回路仿真和半物理仿真系统的概念、基本组成和仿真方法。为了便于学习，书中给出了用C语言和MATLAB实现的仿真方法和一些仿真实例。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 仿真的基本概念 1
1.1.1 仿真的定义 1
1.1.2 仿真遵循的原则 1
1.1.3 仿真的分类 2
1.1.4 实物回路仿真、半物理仿真和人在回路仿真 6
1.1.5 计算机仿真系统的三要素 7
1.2 数字仿真的基本过程 8
1.3 仿真技术的发展与趋势 10
1.3.1 仿真技术的发展 10
1.3.2 国内外技术现状 11
1.3.3 仿真技术的发展趋势 13
1.4 仿真技术的应用 13
习题 15
第2章 数值积分法仿真连续系统 17
2.1 系统和模型 17
2.1.1 系统 17
2.1.2 系统的数学模型 18
2.1.3 数学模型的分类 18
2.2 连续系统的数学模型与仿真模型 20
2.2.1 微分方程与状态方程 20
2.2.2 面向系统结构图的仿真模型 25
2.3 连续系统数值积分法的基本概念 31
2.4 龙格-库塔法 32
2.5 亚当姆斯法 36
2.6 数值积分法中的若干问题 38
2.6.1 计算收敛性与稳定性 38
2.6.2 计算精度 40
2.6.3 积分方法、步长、阶数的选择 41
2.6.4 Stiff方程 44
2.7 数字仿真程序 47
2.7.1 面向传递函数的仿真程序 47
2.7.2 面向状态方程的仿真程序 50
2.8 循序渐进仿真航空动力控制系统 51
2.8.1 电液伺服阀 51
2.8.2 燃油计量装置 59
2.8.3 带刚性反馈的滑阀式液压放大器 67
习题 71
第3章 连续系统的离散化仿真 72
3.1 替换法 72
3.1.1 简单替换法 73
3.1.2 双线性变换法 74
3.2 根匹配法 79
3.2.1 根匹配法的步骤 79
3.2.2 根匹配法的稳定性和精度 83
3.3 离散相似法 85
3.3.1 离散相似法的含义和特点 85
3.3.2 连续系统状态方程离散化 86
3.3.3 典型环节的离散系数及差分方程 87
3.3.4 典型非线性环节仿真 93
3.3.5 纯滞后环节仿真 96
3.4 增广矩阵法 98
3.4.1 增广矩阵法的基本思想 98
3.4.2 不同输入信号下的增广状态方程 99
3.5 数字仿真程序设计 103
3.5.1 线性系统的离散相似法仿真程序设计 104
3.5.2 非线性系统离散相似法仿真程序设计 105
3.6 用z变换法建立系统的差分方程 107
3.7 离散模型的精度和稳定性 114
3.7.1 采样周期的影响 114
3.7.2 保持器的影响 116
3.8 采用补偿器提高仿真模型的稳定性和精度 119
3.9 循序渐进仿真航空动力控制系统 122
3.9.1 离散相似法仿真电液伺服阀-作动筒小闭环控制回路 122
3.9.2 带柔性反馈的滑阀式液压放大器 126
习题 131
第4章 采样控制系统的数字仿真与设计 132
4.1 采样控制系统 133
4.1.1 采样控制系统的工作特点 133
4.1.2 采样周期与计算步长的关系 134
4.2 采样控制系统数字仿真 136
4.2.1 只要求采样时刻的输出 136
4.2.2 采样控制系统数字仿真应用举例 139
4.3 数字控制器控制规律的实现 143
4.3.1 PID控制规律 143
4.3.2 最少拍控制 145
4.4 含PID控制器的实时仿真 151
4.4.1 PID控制规律的程序实现 151
4.4.2 Windows方式下的实时仿真程序设计 152
4.5 循序渐进仿真航空动力控制系统 156
习题 162
第5章 控制系统优化技术 164
5.1 控制系统最优化问题概述 165
5.1.1 参数最优化 165
5.1.2 函数最优化 165
5.1.3 参数最优化的解法 166
5.2 性能指标 167
5.2.1 性能指标的一般概念 167
5.2.2 性能指标的分类 168
5.2.3 性能指标的选择原则 170
5.3 单参数寻优技术 170
5.3.1 黄金分割法 171
5.3.2 二次插值法 173
5.4 无约束条件下多参数寻优技术 178
5.4.1 多变量函数的极值条件和间接寻优 178
5.4.2 最速下降法 179
5.4.3 共轭梯度法 183
5.4.4 单纯形加速法 188
5.4.5 PID控制参数优化 192
习题 194
第6章 航空发动机建模与仿真 196
6.1 航空发动机建模 196
6.1.1 概述 196
6.1.2 定义 197
6.1.3 各部件的气动热力计算 198
6.1.4 涡喷发动机部件级数学模型的建立 204
6.2 航空发动机控制系统数字仿真和实物在回路仿真 206
6.2.1 航空发动机FADEC控制系统 206
6.2.2 航空发动机控制系统的基本转速控制回路 208
6.2.3 航空发动机控制系统实物在回路仿真试验 208
6.3 航空动力控制系统半物理仿真实验平台 210
6.3.1 发动机控制系统半物理仿真 210
6.3.2 发动机控制系统半物理仿真实验平台 211
6.4 循序渐进仿真航空动力控制系统 215
6.4.1 开环发动机模型仿真 215
6.4.2 基本航空发动机转速闭环控制回路的仿真 215
6.4.3 航空发动机转速闭环PID控制参数的优化 216
主要参考文献 217
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