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第1章 数字PID控制1

1.1 PID控制原理1

1.2连续系统的模拟PID仿真2

1.2.1基本的PID控制2

1.2.2线性时变系统的PID控制7

1.3数字PID控制10

1.3.1位置式PID控制算法10

1.3.2连续系统的数字PID控制仿真11

1.3.3离散系统的数字PID控制仿真16

1.3.4增量式PID控制算法及仿真23

1.3.5积分分离PID控制算法及仿真25

1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真29

1.3.8变速积分PID算法及仿真33

1.3.7梯形积分PID控制算法33

1.3.9带滤波器的PID控制仿真36

1.3.10不完全微分PID控制算法及仿真43

1.3.11微分先行PID控制算法及仿真47

1.3.12带死区的PID控制算法及仿真51

1.3.13基于前馈补偿的PID控制算法及仿真55

1.3.14步进式PID控制算法及仿真58

1.3.15 PID控制的方波响应61

1.3.16一种离散微分－跟踪器65

第2章 常用的PID控制系统71

2.1 单回路PID控制系统71

2.2 串级PID控制71

2.2.1 串级PID控制原理71

2.2.2仿真程序及分析72

2.3.2仿真程序及分析76

2.3.1大林控制算法原理76

2.3纯滞后系统的大林控制算法76

2.4纯滞后系统的Smith控制算法78

2.4.1连续Smith预估控制79

2.4.2仿真程序及分析80

2.4.3数字Smith预估控制81

2.4.4仿真程序及分析81

2.5基于Ziegler-Nichols方法的PID整定86

2.5.1连续Ziegler-Nichols方法的PID整定86

2.5.2仿真程序及分析86

2.5.3离散Ziegler-Nichols方法的PID整定89

2.5.4仿真程序及分析90

3.1专家PID控制94

3.1.1专家PID控制原理94

第3章 专家PID控制和模糊PID控制94

3.1.2 仿真程序及分析95

3.2一个典型的模糊控制器的设计102

3.2.1模糊控制的基本原理102

3.2.2模糊控制器设计步骤104

3.2.3模糊控制器设计实例106

3.2.4模糊控制位置跟踪110

3.3模糊自适应整定PID控制115

3.3.1模糊自适应整定PID控制原理115

3.3.2仿真程序及分析118

3.4模糊免疫PID控制算法129

3.4.1模糊免疫PID控制算法原理129

3.4.2仿真程序及分析130

3.5基于Sugeno的模糊控制134

3.5.1 Sugeno模糊模型134

3.5.2 Sugeno模糊模型的建立135

3.5.3基于Sugeno的倒立摆模糊控制137

3.6基于控制规则表的模糊PD控制146

3.6.1模糊控制器的原理146

3.6.2仿真程序及分析146

第4章 神经PID控制153

4.1基于单神经元网络的PID智能控制153

4.1.1几种典型的学习规则153

4.1.2单神经元自适应PID控制153

4.1.3改进的单神经元自适应PID控制154

4.1.4仿真程序及分析154

4.1.5基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID控制158

4.1.6仿真程序及分析159

4.2基于BP神经网络整定的PID控制162

4.2.1 基于BP神经网络的PID整定原理162

4.2.2仿真程序及分析165

4.3基于RBF神经网络整定的PID控制170

4.3.1 RBF神经网络模型170

4.3.2 RBF网络PID整定原理172

4.3.3仿真程序及分析172

4.4基于RBF神经网络辨识的单神经元PID模型参考自适应控制178

4.4.1神经网络模型参考自适应控制原理178

4.4.2仿真程序及分析178

4.5基于CMAC（神经网络）与PID的并行控制183

4.5.1 CMAC概述183

4.5.2一种典型CMAC算法及其仿真184

4.5.3仿真程序及分析186

4.5.4 CMAC与PID复合控制算法188

4.5.5仿真程序及分析189

4.6.2仿真程序及分析193

4.6 CMAC与PID并行控制的Simulink仿真193

4.6.1 Simulink仿真方法193

4.7基于Hopfield网络的PID模型参考自适应控制197

4.7.1系统描述197

4.7.2基于Hopfield网络的控制器优化198

4.7.3仿真程序及分析200

4.8基于模糊RBF网络整定的PID控制203

4.8.1模糊神经网络结构203

4.8.2仿真程序及分析205

第5章 基于遗传算法整定的PID控制210

5.1遗传算法的基本原理210

5.2遗传算法的优化设计211

5.2.1遗传算法的构成要素211

5.2.2遗传算法的应用步骤211

5.3.1 二进制编码遗传算法求函数极大值212

5.3遗传算法求函数极大值212

5.3.2仿真程序214

5.3.3实数编码遗传算法求函数极大值216

5.3.4仿真程序218

5.4基于遗传算法的PID整定220

5.4.1 基于遗传算法的PID整定原理221

5.4.2基于实数编码遗传算法的PID整定223

5.4.3仿真程序224

5.4.4基于二进制编码遗传算法的PID整定228

5.4.5仿真程序229

5.4.6基于自适应在线遗传算法整定的PID控制233

5.4.7仿真程序235

5.5基于遗传算法摩擦模型参数辨识的PID控制239

5.5.1辨识原理及仿真实例239

5.5.2仿真程序241

第6章 先进PID多变量控制247

6.1 PID多变量控制247

6.1.1 PID控制原理247

6.1.2仿真程序及分析247

6.1.3多变量PID控制的Simulink仿真250

6.2单神经元PID控制254

6.2.1单神经元PID控制原理254

6.2.2仿真程序及分析254

6.2.3多变量单神经元PID控制的Simulink仿真258

6.3基于DRNN神经网络整定的PID控制263

6.3.1基于DRNN神经网络参数自学习PID控制原理263

6.3.2 DRNN神经网络的Jacobian信息辨识265

6.3.3仿真程序及分析266

7.1.1干扰观测器设计原理275

7.1基于干扰观测器的PID控制275

第7章 几种先进PID控制方法275

7.1.2连续系统的控制仿真277

7.1.3离散系统的控制仿真279

7.2非线性系统的PID鲁棒控制284

7.2.1 基于NCD优化的非线性优化PID控制284

7.2.2基于NCD与优化函数结合的非线性优化PID控制286

7.3 一类非线性PID控制器设计288

7.3.1 非线性控制器设计原理288

7.3.2仿真程序及分析289

7.4基于重复控制补偿的高精度PID控制294

7.4.1重复控制原理294

7.4.2基于重复控制补偿的PID控制294

7.4.3仿真程序及分析295

7.5.1零相差控制原理300

7.5基于零相差前馈补偿的PID控制300

7.5.2基于零相差前馈补偿的PID控制301

7.5.3仿真程序及分析302

7.6基于卡尔曼滤波器的PID控制314

7.6.1 卡尔曼滤波器原理314

7.6.2仿真程序及分析315

7.6.3基于卡尔曼滤波器的PID控制320

7.6.4仿真程序及分析321

7.7单级倒立摆的PID控制323

7.7.1单级倒立摆建模323

7.7.2单级倒立摆控制325

7.7.3仿真程序及分析325

7.8 吊车－双摆系统的控制330

7.8.1 吊车－双摆系统的建模330

7.8.2吊车－双摆系统的仿真331

7.9基于Anti-windup的PID控制336

7.9.1 Anti-windup的基本原理336

7.9.2仿真程序及分析337

7.10基于PD增益自适应调节的模型参考自适应控制343

7.10.1控制器的设计343

7.10.2稳定性分析344

7.10.3仿真程序及分析345

第8章 灰色PID控制349

8.1灰色控制原理349

8.1.1生成数列349

8.1.2 GM模型350

8.2干扰信号的灰色估计350

8.2.1灰色估计的理论基础350

8.2.2仿真实例353

8.3灰色PID控制355

8.3.1灰色PID控制的理论基础355

8.3.2连续系统灰色PID控制356

8.3.3仿真程序及分析358

8.3.4离散系统灰色PID控制362

8.3.5仿真程序及分析363

8.4灰色PID的位置跟踪367

8.4.1连续系统灰色PID位置跟踪367

8.4.2仿真程序及分析369

8.4.3离散系统灰色PID位置跟踪372

8.4.4仿真程序及分析374

9.1.2伺服系统的Lugre摩擦模型378

9.1.1伺服系统的摩擦现象378

9.1 基于Lugre摩擦模型的PID控制378

第9章 伺服系统PID 控制378

9.1.3仿真程序及分析379

9.2基于Stribeck摩擦模型的PID控制384

9.2.1 Stribeck摩擦模型描述384

9.2.2一个典型伺服系统描述385

9.2.3仿真程序及分析385

9.3伺服系统三环的PID控制396

9.3.1伺服系统三环的PID控制原理396

9.3.2仿真程序及分析397

9.4二质量伺服系统的PID控制402

9.4.1二质量伺服系统的PID控制原理402

9.4.2仿真程序及分析403

9.5伺服系统的模拟PD+数字前馈控制407

9.5.1伺服系统的模拟PD+数字前馈控制原理407

9.5.2仿真程序及分析408

10.1 确定性单臂机械手的PD+前馈控制411

10.1.1单臂机械手的运动方程411

10.1.2控制器的设计411

10.1.3仿真程序及分析411

第10章 机器人的PID控制411

10.2不确定性单臂机械手的PD+前馈控制416

10.2.1不确定性单臂机械手的运动方程416

10.2.2仿真程序及分析417

10.3 不确定性单臂机械手的PD鲁棒控制419

10.3.1控制器设计419

10.3.2稳定性分析419

10.3.3仿真程序及分析422

10.4基于PD的N关节机器人控制425

10.4.4 PD控制＋修正前馈控制426

10.4.5仿真程序及分析426

10.4.2 PD控制426

10.4.3 PD控制＋前馈控制426

10.4.1 N关节机器人运动方程426

10.5机器人的鲁棒自适应PD控制431

10.5.1机器人动力学模型及其结构特性431

10.5.2控制器的设计432

10.5.3仿真程序及分析436

第11章 PID实时控制的C++语言设计及应用449

11.1 M语言的C++转化449

11.2基于C++的三轴飞行模拟转台伺服系统PID实时控制452

11.2.1控制系统构成452

11.2.2实时控制程序分析453

11.2.3仿真程序及分析456

参考文献469