PID控制系统设计——使用MATLAB和Simulink仿真与分析

本书系统论述PID控制系统的设计、实现和自整定。本书介绍了PID控制系统结构、灵敏度分析、约束条件下PID 控制器设计与实现、基于扰动观测器的PID控制、增益调度PID控制系统、串级PID控制系统、复杂系统的PID控制设计，以及PID控制的自整定和无人机应用；还介绍了与众多工程应用相关的谐振控制系统；PID控制和谐振控制的实现突出了如何处理工况约束。本书特点鲜明：

详细说明PID控制系统自整定，包括继电反馈控制系统、频率响应估计、蒙特卡罗仿真研究、使用频域信息的PID控制器设计、MATLAB/Simulink仿真和自整定实现程序；

包括15个MATLAB/Simulink教程，详细阐述PID 控制系统的设计、仿真、实现和自整定；

论述多旋翼无人机PID控制系统实例，包括多旋翼无人机的数学模型、无人机控制策略、无人机PID控制器的自整定等具体实施过程；

帮助读者学习带约束的PID控制，并将控制理论应用到各领域。

本书分10章，系统论述了PID控制系统的设计、实施和自整定。第1章介绍PID控制系统的基础知识。第2章介绍闭环稳定性和性能分析的必要工具，解释了灵敏度函数在扰动抑制、给定值跟踪和噪声衰减方面的作用。第3章介绍PID控制器和谐振控制器的极点配置设计方法。第4章讨论如何实时实现PID控制器，包括离散化、积分器饱和问题、抗饱和机制和其他实现问题。第5章研究PID控制器和谐振控制器的设计。第6章讨论了非线性系统的PID控制。第7章介绍了串级PID控制系统，包括串级控制系统的设计，以及它在抑制扰动和克服执行器非线性方面的作用。第8章由频率响应数据设计复杂系统的PID控制器。第9章介绍利用继电反馈控制的PID控制器自整定。第10章将PID控制系统设计和自整定器应用于多旋翼无人机，并进行了实验验证。

为便于读者理论联系实际，本书包含MATLAB/Simulink教程，并支持仿真和实验结果。为Simulink仿真编写的MATLAB实时函数可以转换为C代码，用于微控制器以实现控制系统。每小节给出了一些思考题，以便读者深入理解。每章末尾给出了一系列问题，用来实践控制系统的设计和仿真。

本书适用于本科三年级及以上具有自动控制理论基础的学生，也可作为相关教师和工程技术人员关于PID控制系统的设计、实施、自整定的参考用书。

王六平 澳大利亚皇家墨尔本理工大学教授，训练有素的电气工程师，英国谢菲尔德大学控制工程博士。曾任职于加拿大多伦多大学化学工程系（1989—1997年）和澳大利亚纽卡斯尔大学综合控制系统中心（1998—2002年），具有丰富的过程控制经验。长期教授“先进过程控制”课程，在模型预测控制、电力驱动和电力转换器控制系统、系统辨识、PID控制等领域出版4部教材和专著，在国际权威期刊和会议发表论文190余篇。

连峰教授 西安交通大学自动化学院 

本书是关于PID控制系统设计的百科全书，你可以在本书中找到关于PID控制系统的一切——从经典的整定规则和基于模型的设计，到约束、自整定、串级控制、增益调度控制。本书为读者提供良好的学习指导，也可以作为控制系统设计的工具书。

刘静教授 西安交通大学自动化学院 

本书系统介绍了PID控制系统的设计方法、实现过程和自整定，适合具备经典控制理论基础的学生或相关人员。书中除了理论基础的介绍，还包括大量 MATLAB/Simulink 教程，详细说明PID 控制系统的设计过程，便于读者理论联系实际。书的最后给出了PID控制应用于多旋翼无人机的实例，具有很大的参考价值。

胡峪副教授 西北工业大学航空学院 

《PID控制系统设计——使用MATLAB和Simulink仿真与分析》全面系统地介绍了PID控制系统设计和实现方法，包含对扰动抑制、给定值跟踪和噪声衰减等性能的分析，设计过程考虑了积分器饱和、工况约束等实际问题，还给出了MATLAB/Simulink详细仿真过程，非常方便自学。