【篇一：新编〈信息、控制与系统〉系列教材】
=txt>《单片机原理及其应用》袁涛 李月香 杨胜利 编著 《微弱信号检测》（第二版）高晋占 编著 《模式识别》（第三版）张学工 编著
《系统仿真导论》（第二版）肖田元 范文慧 编著 《光纤传感原理与应用技术》赵勇 编著
《制造企业的产品生命周期管理》张和明 熊光楞 编著
《人工神经网络与模拟进化计算》（第二版）阎平凡 张长水 编著 《微弱信号检测》高晋占 编著
《企业信息化总体设计》李清 陈禹六 编著
《工业数据通信与控制网络》阳宪惠 编著
《模式识别》（第二版）边肇祺 张学工 等编著 《神经网络与模糊控制》张乃尧 阎平凡 编著
《面向控制的系统辨识导论》周彤 著
《嵌入式系统的构建》慕春棣 主编
《计算机控制系统》王锦标 编著
《运动控制系统》尔桂花 窦日轩 编著
《现代信号处理》（第二版）张贤达 著
《自动控制理论例题习题集》王诗宓 杜继宏 窦曰轩 编著 《线性系统理论》（第二版）郑大钟
《线性系统理论习题与解答》（第二版）郑大钟 编著
【篇二：连续系统仿真概述】
>第一章 连续系统仿真概论
按系统模型的特征分类，可以有连续系统仿真及离散事件系统仿真两大类。本篇讨论连续系统仿真问题。过程控制系统、调速系统、随动系统等这类系统称作连续系统，它们共同之处是系统状态变化在时间上是连续的，可以用方程式（常微分方程、偏微分方程、差分方程）描述系统模型。 1.1 连续系统模型描述
连续系统仿真中的数学模型有很多种，但基本上可分为三类：连续时间模型、离散时间模型及连续－离散混合模型。本节将对它们的线性定常形式作一介绍，1.2节将介绍几种模型结构变换的方法。
1.1.1 连续时间模型
常微分方程
常微分方程可用(1.1)式表示：
dnydn?1ydydn?1udn?2u
?a1n?1???an?1?any?c1n?1?c2n?1???cnu(1.1) n
dtdtdtdtdt
其中n为系统的阶次，ai(i=0,1,2,?,n)为系统的结构参数，cj(j?1,2,?,n)为输入函数的结构参数，它们均为实常数。 2.
传递函数
若系统的初始条件为零，即系统在 t=0时已处于一个稳定状态，那么对（1.1）式两边
取拉氏变换后可得：
sny(s)?a1sn?1y(s)???an?1sy(s)?any(s)
?c1s
稍加整理，并记：
2硅酸铝纤维毡
n?1
u(s)?c2s
n?2
u(s)???cnu(s)
g(s)?
y(s)
?u(s)
?c
j?0nj?0
n?1
n?j
sj
(1.2)
j
健康枕 as?n?j
(1.2)式称为系统的传递函数。 3.
权函数
若系统（初始条件为零）受一理想脉冲函数?(t)的作用，其响应为g(t),则g(t)就称为该系统的权函数，或称脉冲过渡函数。理想的脉冲函数?(t)的定义为：
???,t?0??(t)??
?0,t?0(1.3) ?
??
?(t)dt?1??0
?
若在系统上施加一个任意作用函数u(t)，则其响应y(t)可通过以下卷积积分求出：
y(t)?u(?)g(t??)dt(1.4)
?
可以证明g(t)与g(s)构成一对拉氏换对，即：
l[g(t)]?g(s) (1.5)
4.
状态空间描述
以上三种模型都只描述了系统输入与输出之间的关系，而没有描述系统内部的情况，所以这些模型称为外部模型。从仿真的角度来看，为在计算机上对系统的模型进行试验，就要
在计算机上复现（实现）这个模型。有时，仅仅实现系统输入与输出之间的关系是不够的，还必须复现模型的内部变量?状态变量，因此仿真要求采用系统内部模型，即状态空间模型。
状态空间描述的一般形式为：
?=ax+bu (1.6)x
y=cx (1.7)
(1.6)称为状态方程，(1.7)称为输出方程。其中a是n?n维矩阵，b是n?1维矩阵，c是1?n维矩阵。对形如（1.1）式的单输入/单输出的n阶系统，易于将其转换为上述形式的状态方程．引进n个内部状态变量x1，x2，…，xn，作用函数Ｕ为单输入u，输出变量Ｙ为单输出y，
仿真时，必须将系统的外部模型转换成内部模型，也就是建立与输入/输出特性等价的状态方程。这个问题在控制理论中称为实现问题。在1.2节中我们将介绍几种模型结构变换方法。
1.1. 2 离散时间模型
假定一个系统的输入量、输出量及其内部状态量是时间的离散函数，即为一时间序列：{u(kt)}，{y(kt)}, {x(kt)}, 其中t为离散时间间隔（有时为简单起见，在序列中不写t，而直接用{u(k)}，{y(k)}，{x(k)}来表示）,那么我们可以用离散时间模型来描述它。离散时间模型也有差分方程，z传递函数，权序列，离散状态空间模型四种形式： 1.
销子材料
差分方程
差分方程的一般表达形式为：
a0y(n?k)?a1y(n?k?1)???any(k)?b1u(n?k?1)???bnu(k) (1.8)
－－
不失一般性，可设a0=1。若引进后移算子q1，q1y(k)=y(k-1),则(1.8)式可改写成:
?aq
jj?0
n
?j
y(n?k)??bjq?ju(n?k)
j?1
n
即：
y(n?k)
?
u(n?k)
?bq
jj?1n
n
?1
或
?jj
?aq
j?0
音箱分频器制作 y(k)
?u(k)
?bq
jj?1n
n
?j
?aq
jj?0
?j
(1.9)
2．z传递函数
若系统的初始条件均为零，即y(k)=u(k)=0，(k0)，对（1.8）式两边取z变换，则可得： (a0?a1z
?1
???anz?n)y(z)?(b1z?1???bnz?n)u(z)
y(z)
u(z)
定义h(z)?
则g(z)称为系统的z传递函数，则：
?bz
j
n
?j
h(z)?
j?1n
(1.10)
?jj
?az
j?0
可见，在系统初始条件均为零的情况下，z -1与q -1等价。 3．权序列
若对一初始条件均为零的系统施加一单位脉冲序列?(k)，则其响应被称为该系统的权序列：{h(k)}，??(k)定义为：
?(k)??
?1,?0,
k?0k?0
k
若输入序列为任意一个{u(k)}，则根据卷积公式可得，此时系统响应y(k)为：
y(k)?
?u(i)h(k?i)(1.11)
i?0
可以证明： zh(k)?h(z)(1.12) 4. 离散状态空间模型
以上三种模型由于只描述了系统的输入序列与输出序列之间的关系因此称为外部模型。仿真要求采用内部模型，即离散状态空间模型。比如对(1.8)式所示之系统，若设：
??
?aq
tsf过载保护 jj?0
n
?j
x(n?k)?u(k)(1.13)
并令 qx(n?k)?xn?j?1(k)
?j
(j?1,2,?,n)(1.14)机器人电主轴
则有:
?aq
jj?1
n
?j
x(n?k)?a0x(n?k)?u(k)
即：
?ax
jj?1
n
n?j?1
(k)?a0x(n?k)?u(k)
设a0=1，并令x(n?k)?xn(k?1)，则不难得到：
x(n?k)?xn(k?1)??
?ax
jj?1
n
n?j?1
(k)?u(k) (1.15)
根据(1.14)及（1.15）式可列出以下n个一阶差分方程： x1(k+1)=x2(k)
x2(k?1)?x3(k)
?
xn?1(k?1)?xn(k)
xn(k?1)??anx1(k)?an?1x2(k)???a1xn(k)?u(k) 写成矩阵形式：
x(k?1)?fx(k)+gu(k) (1.16)
其中
?0?0
f=?
?????an10?0??0?
?0?01?0?
? g=??
????????
???
?an?1???a1??1?
将(1.13)式代入(1.8)式，可得：
?ajqy(k)??bjqu(k)??bjq
?j
?j
j?0
j?1
j?1
nnn
?j
?j
aq?jx(n?k) j?0
n
故有 y(k)?
?bq
jj?1
n
?j
x(n?k)??bjxn?j?1(k)??x(k) (1.17)
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